快速发展的绿色能源领域不断寻求改进，双原子催化剂的最新进展具有彻底改变能源转换技术的潜力。
关键要点
双原子催化剂的最新进展显示出在改进能量转换技术方面的巨大潜力，特别是在水分解系统中。
这些催化剂增强了水分解中关键反应的动力学和多功能性能，从而提高了效率和可扩展性。
已经开发出一种新的雾化/烧结策略来合成和调整钴种类，为制造各种双原子催化剂提供了途径。
新型双原子催化剂在锌空气电池中显示出可喜的成果，显示出卓越的稳定性和连续运行能力。
正在进行的研究重点是进一步改进这些催化剂，并测试它们在各种环境条件下的广泛应用性能。
在寻求碳基能源的可持续替代品时，对快速、高效和可扩展技术的需求至关重要。依靠太阳能电池的分水系统提供了一种很有前途的解决方案。然而，WWS 固有的复杂且反应缓慢的步骤限制了其广泛使用的可扩展性。
中国科学院青岛生物能源与过程技术研究所的研究人员寻求一种改进的设计，以提高WSS在高水平下发挥作用所需的主要半反应的速度和稳定性：氧还原反应、析氧反应和析氢反应。
事实证明，双原子催化剂将单原子和金属/合金纳米颗粒催化剂桥接在一起，为改善氧还原/析出和析氢反应的动力学和多功能性能提供了更多机会。
他们的研究结果发表在Nature Communications上。
“氧还原/析出和析氢反应是核心反应，涉及多质子 - 电子耦合过程，其动力学缓慢，因此迫切需要开发高效，稳定和低成本的电催化材料以提高其转换效率，”该研究的通讯作者江和庆说。
与单原子催化剂相比，双原子催化剂具有独特的多功能催化活性、更高的原子利用效率以及与反应中间体的线性关系，在能源催化领域发挥着举足轻重的作用。
此外，由于反应势垒较高，将SAC应用于能量转换系统将大大限制能量转换效率。DAC受益于其双金属原子之间的协同效应，能够有效调节双活性位点之间的协同效应，并大大降低反应所需的能量势垒。基于DAC的优势，通过高温烧结策略探索其合成机理对于推进其制备和促进商业化应用至关重要。
“我们报道了一种新的雾化/烧结策略，可以在原子水平上合成和调整钴物种的构型状态，从纳米颗粒到单原子再到双原子，”另一位作者和研究人员黄明华说。
雾化/烧结策略涉及将钴转化为纳米颗粒，然后通过烧结过程形成单原子和双原子物种。该策略和本研究结果的一个更令人印象深刻的特点是雾化/烧结可以制造其他 21 个 DAC 的应用。这要归功于观察这些DAC是如何通过雾化/烧结过程形成的。DAC越多，就越有机会探索其他方法，以更好地可持续地利用能源。
测试双原子钴的能力2N5在锌空气电池中显示出可喜的结果。锌空气电池具有 800 小时的稳定性，并允许一次连续分解水 1000 小时，即使在夜间也能不间断运行。
DAC方面的工作正在进行中。“这种通用且可扩展的策略为能量转换技术中高效多功能双原子催化剂的受控设计提供了机会，”江和庆说。
可以进一步发展以继续提高双金属催化剂的能力。了解它们在不同情况下的表现也具有启发性，例如水分解系统如何处理低温或海水。将这些系统置于不利条件下可能会凸显需要解决的困难，这些困难可能会阻碍大规模或商业使用。
