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理解理论电位是衡量催化效率的基础,以下是关键的几点:
理论电位 vs. 实际电位:理论电位+过电位(η)=实际工作电位。催化剂的作用就是降低“过电位”,以减少能量损耗。例如,有研究通过设计新型单原子铼催化剂(Re-NG),将OER的过电位降低至368 mV,展现了催化剂设计的巨大潜力。
不同反应场景拓展:除直接氮还原(NRR)外,电催化硝酸盐还原反应(NO₃RR)因可将污染物转化为高价值氨,理论电位更高(+0.69 V),近年成为研究热点。此外,生物质衍生物(如葡萄糖、糠醛)的氧化反应因其极低的理论电位,为降低电解能耗提供了新策略。
理论与实践结合:通过密度泛函理论(DFT)等计算化学方法,可以优化中间体吸附能,预测催化剂的理论过电位,从而指导高活性催化剂的设计。理论电位的差异也为构筑“自发电”原电池系统提供了可能
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