随着化石能源的日渐枯竭和环境问题的日益凸显，寻求和开发一种清洁、廉价、高效的可再生能源已经变得十分迫切。自然界中存在大量且易获得的小分子物质,例如H₂、O₂、N₂、CO₂、H₂O等。利用小分子的定向转化合成高附加值的化学品、燃料和化肥等受到了广泛关注。尤其现在新能源电池发展得如火如荼，除了锂电池外，燃料电池、锂空气电池等新型电源也受到广泛的研究。氧和氢两类能源小分子的电催化转化（氧还原、氧析出和氢析出反应）是燃料电池、金属空气电池和水电解槽三类能量转化装置的核心反应，对装置的转化效率和可靠性起到决定性的作用。

电催化析氢反应

例如在目前大力发展的燃料电池中，燃料的能量被转换成电能，但是燃料的电氧化速度很慢，需要使用电催化剂。电催化转化的三个反应看似简单，实际却是世界性的难题。因为是多电子反应，会存在动力学缓慢、过电位高、催化剂活性低、成本高、稳定性差等问题；在实际应用的装置中，涉及到气体、液体和固体电极三相，同时还是在强酸或强碱下的带电界面反应，因此对电极和催化剂的要求极其苛刻。

电沉积法、水热/溶剂热法、气相沉积法等都可以制备电催化电极，其中电化学沉积法是一种在电场作用下，通过发生氧化还原反应，使溶液中的离子沉积到阴极或者阳极表面上而得到所需镀层（薄膜或涂层）的过程。这种方法具有条件温和、操作简单、耗时少、能耗低的优点，通过改变电解液组成、电压/电流大小与沉积时间，还可以调节催化剂形貌。电沉积法也更适合规模化生产，这对于推动电化学能源转换系统的商业化进程具有重大意义。

不过，电沉积方法要在未来制备能量转换系统的商业化电极还面临很多关键挑战，例如电沉积方法要求基体材料具有良好的导电性，而且很难实现对催化剂纳米结构的精细控制；同时，还需要优化电极性能 （孔隙率、浸润性、透气性等），扩大电极面积并且改善电极的稳定性能力。总之，电沉积方法制备自支撑电极具有巨大潜力，但是在精细调控与更好满足商业化需求方面还面临诸多挑战。

电化学沉积法制备薄膜示意图

那么如何更好地制备高性能催化电极以及催化剂，实现电催化的高效转化呢？请务必关注粉体圈即将在11月15日15:00上线的在线直播课程！届时，将由来自南开大学化学学院硕士生导师严振华博士为大家讲解报告“能源小分子电催化材料设计与制备”，报告将主要介绍如何利用电沉积技术制备高性能电解水催化电极、如何从原子级层面设计制备高效氧还原催化剂，并阐述如何搭建电化学原位拉曼装置分析催化剂在电解过程中的结构演变过程。

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在线分享主题：能源小分子电催化材料设计与制备

主讲人：严振华 博士、硕士生导师 南开大学

时间：2022年11月15日 15:00-16:00

报告人简介

严振华，南开大学化学学院硕士生导师，eScience编辑办副主任。2011和2014年分别在聊城大学获学士和硕士学位，2015年在中国农业科学院担任实习研究员， 2018年在南开大学获博士学位并留校任讲师，兼任陈军院士科研助手。聚焦新型电极材料制备新方法的研制，特别关注电沉积和原位拉曼光谱技术在电催化和二次电池中的应用，与多家新能源企业紧密合作。主持和参加国家重点研发计划、国家自然科学基金和企业横向课题等项目8项。主编出版《新能源科学与工程导论》本科教材一部，已被多所高校指定为参考教材。在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem. Rev.、Natl. Sci. Rev.、CCS Chem.等期刊发表SCI论文50余篇，他引4000余次，其中高被引论文8篇，申请中国发明专利10余项，获授权2项。

珠海新能源论坛会务组

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