전기촉매에서 촉매의 구조적 자기 재구성

최근 몇 년 동안 청정 에너지 및 관련 잠재 기술을 위한 전기촉매의 중요한 발전이 있었습니다. 촉매의 활성 부위를 정확히 식별하고 제품 정보를 모니터링하는 것은 물질이 특정 전기촉매 반응을 촉매하는 방식을 이해하는 데 매우 바람직합니다. 오랜 기간 동안 활성 부위를 식별하고 해당 촉매 메커니즘을 인식하는 것은 일반적으로 다양한 ex situ 특성 분석 방법에 기반을 두지만, 이는 실제 전기촉매 과정에서 동적 구조와 중간 정보를 포착할 수 없습니다. 최근 in situ 및 operando 특성 분석 기술의 발전으로 많은 촉매가 주어진 전위에서 전기 유도 산화 또는 환원 과정에 따라 구조적 자기 재구성을 겪는 것으로 광범위하게 관찰되었으며, 이는 종종 촉매 활성의 증가 또는 감소와 촉매 선택성의 변화를 동반합니다. 실제로 이러한 촉매 과정에서의 구조적 자기 변화는 진정한 촉매 활성 부위를 효율적으로 식별하는 것을 어렵게 하여 실제 촉매 메커니즘의 이해를 방해합니다. 따라서 신뢰할 수 있는 특성 분석 기술과 이론 계산의 조합을 통해 자기 재구성을 이해하는 것이 고급 촉매의 합리적 설계의 열쇠라고 믿습니다. 본 논문에서는 기본 지식, 구조-특성 관계, 구조 진화 과정 및 자기 재구성의 조절에 중점을 두고 여러 전기화학적 반응에서 전기촉매의 구조적 자기 재구성에 대한 최근 발전을 심도 있게 제시합니다. 명확한 이해를 제공하기 위해 이러한 촉매는 전기촉매 과정에서 급격한 구조 및 활성의 자기 변화를 보이는 경우 비반응 조건에서 전촉매(pre-catalysts)라고 불리는 것이 제안됩니다. 실제 반응 조건에서 재구성된 활성 성분은 진정한 촉매입니다. 구조적 자기 재구성 과정은 전촉매와 진정한 촉매를 연결합니다. 자기 재구성 행동을 이해하기 위해 다음 세 가지 중요한 측면이 신중하게 공개되고 깊이 있게 논의됩니다. 첫째, 전기촉매의 구조적 자기 재구성의 기본 기원을 소개합니다. 전촉매의 자기 재구성 행동과 본질적 구조 간의 원자 수준의 상관관계가 강조되는데, 이는 비록 일부 전촉매가 동류이더라도, 다양한 자기 재구성 현상과 촉매 성능을 보이기 때문입니다. 둘째, 자기 재구성 과정은 고급 특성 분석 기술에 의해 모니터링되어야 하며, 이는 자기 재구성 행동을 정확하게 드러내는 데 핵심적입니다. in situ 또는 operando 특성 분석은 자기 재구성을 추적하고 동적 구조를 포착하며 실시간 반응 제품을 분석하는 데 신중한 방법으로 간주됩니다. 마지막으로, 동적 구조와 제품 정보, 종합적인 이론 계산에 기반하여 촉매 활성의 증가 또는 저하 메커니즘을 명확하게 밝힐 수 있습니다. 전기촉매의 전체 자기 재구성 과정에 대한 신중한 연구를 통해 자기 재구성을 조정하고 성능을 개선하는 몇 가지 실현 가능한 방법이 합리적으로 제안될 수 있습니다. 이러한 발전을 바탕으로 우리는 전기촉매에 대한 새로운 통찰력, 특히 자기 재구성과 전기촉매의 진정한 활성 부위에 대한 통찰력을 제공하고, 고급 전기촉매의 합리적 설계를 위한 지침을 제공하기를 희망합니다.