根据传统的成核理论,溶液中的均相成核源于热波动引起的局部浓度的瞬时波动,致使结晶与生长表现出随机取向。因此,在基底上生长的纳米片阵列总是表现出无序排列,这严重阻碍了催化过程中的传质。特别是,当涉及到工业规模的电催化产气反应时(如电解水),安培级的高电流密度对电极的传质能力提出更高的要求。本文提出基于应力诱导的纳米片阵列定向形核生长,在纤维基底上成功实现了规则的平行纳米片阵列,获得了基于精心设计的微纳尺度结构的高传质效率的纳米阵列电极。本发现突破了依赖热波动获得杂乱阵列的传统成核理论,为工业电解水提供了高速电子传输、离子传输与气泡输运的电极材料。本工作为新型纳米结构的微纳尺度结构设计提供了思路,也为纳米材料的工业级电催化应用提供了推动作用。
Jianxin Kang, Gui Liu, Qi Hu, Yezeng Huang, Li-Min Liu,* Leiting Dong,* Gilberto Teobaldi, Lin Guo*. Parallel Nanosheet Arrays for Industrial Oxygen Production. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 46, 25143.
https://doi.org/10.1021/jacs.3c05688