下一代金属-氧气电池——用于非锂电池的氧电极催化剂
近日，澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授团队和伍伦贡大学梁骥博士系统总结了当前用于非锂-氧电池的正极催化剂的研究进展。
首先，作者从能量密度，安全性和成本三个角度比较了当前研究的金属-氧电池的优缺点，其中包括锂-氧，钠-氧，钾-氧，镁-氧，锌-氧和铝-氧电池，突出了当前的众多的非锂-氧电池的独特优势。接着简单在介绍非锂-氧电池的能量储存原理之后，作者系统总结了目前用于这些非锂-氧电池的正极催化剂的制备工艺与性能。
本主体部分共分四个小节，主要包括水系一次非锂-氧电池（金属基ORR催化剂和无金属基ORR催化剂），水系二次非锂-氧电池（贵金属以及氧化物或合金，廉价金属化合物或杂化物，金属-氮基碳类材料和无金属催化剂），非水系二次非锂-氧电池（钠-氧，钾-氧和镁-氧电池）以及水系-非水系杂化非锂-氧电池。
最后，作者针对性的分析了当面这些非锂-氧电池的催化剂研究面临的挑战，指明了未来可能的发展方向，比如无金属催化剂的研究，互补性杂化催化剂的探索，放电产物的优化以及电催化反应机理指导的催化剂选择。
借助当前材料研究的先进技术以及日益完善的评估体系，我们相信更多的催化剂会被成功合成，更多的机理会被揭晓，更多的电池体系会被探索，未来的实用性催化剂将进一步推动高性能电池的革新与发展。
相关论文在线发表在Advanced Energy Materials （DOI: 10.1002/aenm.201901997）
氧化钛负载单原子铬催化剂——高效协同催化甲烷直接氧化
近日，中国科学院化学研究所的曹昌燕副研究员和宋卫国研究员发现，以过氧化氢为氧化剂，在较温和反应条件下商业的氧化铬即可一步催化甲烷活化。在此基础上，为了进一步提高铬原子利用效率和催化反应活性，通过常规浸渍法将铬负载于不同载体上，结果发现负载在商业二氧化钛纳米颗粒上的铬催化剂以单原子形式存在，且表现出最佳的催化性能。
50 ºC反应20小时，C1含氧化合物最高收率达57.9 mol/molCr，总选择性93%。以13CH4为反应气体，通过13C-NMR、13C DEPT-135、2D 1H-13C HMQC等手段证实了C1含氧化合物的产物种类。
结合XPS、Raman光谱、XPS、H2-TPR、电子顺磁共振以及催化反应动力学结果，表明该催化剂的活性中心为单分散的六价铬物种、氧化钛与铬单原子物种间存在协同催化作用，且甲烷在该催化剂上遵从自由基反应路线。该研究工作为进一步发展高效的甲烷直接活化催化剂提供了借鉴。
相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上