电催化发展历程是怎样的?

电催化发展历程是怎样的?

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首先给出电催化的定义(个人理解):发生电化学反应时,电极起电子给予体(或接受体)与催化剂双重作用的过程,称为电催化。这时发生的反应称为电催化反应。

由于个人知识所限,我所知道的电催化的开端应该算是Tafel在1905年发现著名的Tafel公式开始。接着Butler和Volmer提出了著名的Butler-Volmer方程,解释了Tafel的发现,并为电极过程动力学的发展奠定了理论基础。后来电极/溶液界面的电荷转移理论由Gurney, Bockris等人发展。到1956年Marcus提出著名的Marcus理论,为电荷转移过程加入了溶剂的影响,并预测到了『翻转区』的存在。再后来80年代由Schmickler、Norskov、Anderson等人使用量子力学(化学)的方法对表面上吸附小分子的吸附能、吸附构型进行研究。

同时在实验上对金属单晶晶面电极制备的方法也发展起来。越来越多的科学家在结构确定的单晶晶面上(例如(111), (100)等)进行电催化反应的活性研究,积累了大量的数据。

到了90年代,1995年,Hammer与Norskov提出了著名的d-band theory。成为了异相催化与电催化中非常重要的『描述子』(descriptor)。同时对电催化反应中的非线性效应也展开了深入的研究(其中杰出的学者为Koper, P. Strasser与G. Ertl等)

进入21世纪,由于计算机的发展以及DFT理论的成熟,人们可以计算越来越复杂的体系以及更多的性质。这时在电催化领域中出现了『Scaling Relation』,『BEP Relation』,『Electronic Effect』,『Geometric Effect』等概念。电催化进入了蓬勃发展。

以上先简要说明这么多,如果有兴趣,可以关注我的文章以及专栏(

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