洛桑联邦理工学院
可切换润湿性的图示
信用:S
尹，TH申，V
Tileli 如果有一天可再生能源能够取代化石燃料，工程师们需要找到一种方法来可靠地大规模储存它
众多研究人员目前正在研究的一种方法是将能量以气体形式储存在电解槽中
电解池的工作原理是利用电引发电解反应，将水分子分解成氢和氧
然后，通过逆转反应，将氢和氧重新结合成水，可以回收电能
了解催化剂是如何工作的 催化剂用于加速电催化反应，而不会在过程中被消耗
用于水电解的催化剂是金属氧化物，其中一些往往比其他的效果更好——尽管确切的原因仍然未知
“我们已经能够看到，在水电解过程中，一些氧化物特别有效、坚固和稳定，”助理教授、EPFL电子原位纳米材料表征实验室负责人瓦西里基·蒂利说
“但是我们不能真正解释为什么这些氧化物的功能更好，因为我们不知道催化剂在反应过程中到底发生了什么
" 新一代催化剂 为了找到答案，蒂利和博士沈子贤
D
她实验室的一名学生在电子显微镜下观察水电解反应，通过生成纳米尺度的图像来检查催化剂在整个过程中的行为
他们使用了一种叫做BSCF的钙钛矿型氧化物催化剂
“这是一种耐人寻味的催化剂，具有非凡的分水性能，”蒂利说
“目前使用的大多数催化剂，如铱和钌制成的催化剂，都是有效的，但非常昂贵，而且供应有限
替代品最终将不得不被发现
" Tileli和Shen在电解循环的每一步都捕捉到了粒子的实时图像
他们看到了分子氧的出现，这意味着反应正在发生，并证实了这一过程是可逆的
他们也看到BSCF特别强大
从疏水转变为亲水的表面 此外，研究小组发现，粒子的表面原子在反应过程中重新分布，改变了表面性质
结果，在电解循环的不同步骤中，颗粒与周围环境的相互作用不同
该表面是疏水的(即
e
拒水)，而在其他步骤中，它是亲水的(即
e
，吸引了水)
“这些观察是独一无二的，”蒂勒利说
“我们怀疑粒子表面可能正在发生变化，但这在以前从未在纳米尺度上实时观察到
“材料在疏水和亲水状态之间来回切换的能力对工程师来说非常有价值，可用于各种应用，如传感器、水净化系统和自清洁表面
科学家的发现发表在《自然催化》杂志上
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