5432°F：新型超高温方法可将清洁氢产量提升六倍

研究人员成功演示了八种不同金属元素同步进行原位单原子催化剂功能化。

韩国研究人员开发出一种关键方法，能将制氢效率提升六倍。这项由韩国科学技术院的研究团队开发的新型平台技术，利用持续0.02秒的闪光产生高达5432华氏度（3000摄氏度）的超高温。

他们强调，高性能催化剂的快速、节能合成是推进制氢等清洁能源技术发展的一个关键障碍。

这一突破性工艺降低了能耗

研究团队声称，与常规方法相比，这一突破性工艺的能耗降低了一千倍以上，同时将制氢效率提升了高达六倍，这标志着向商业化迈出了重要一步。

研究人员强调，利用强光热能，他们成功地将化学惰性的纳米金刚石前体转化为高导电性和高催化活性的碳纳米葱。

"我们首次开发了一种直接接触式光热退火工艺，能在0.02秒内达到3000摄氏度（5432华氏度），"材料科学与工程系的Il-Doo Kim教授说。"这种超快合成和单原子功能化平台，与传统方法相比，能耗降低了一千倍以上。我们预计它将加速氢能、气体传感和环境催化等技术的商业化。"

一步法重构载体材料

更令人印象深刻的是，该方法能同时用单原子对新形成的碳纳米葱表面进行功能化。根据新闻稿，这种一体化的一步法工艺，在一次光脉冲中即可重构载体材料并嵌入催化功能，代表了催化剂合成领域的重大创新。

碳纳米葱广泛用于能源和环境应用，以其纳米级表面曲率和多功能化潜力而闻名。

然而，碳纳米葱的合成面临能耗高和后处理耗时等挑战。

因此，研究人员引入了一种直接接触退火平台，该平台可在1.4毫秒内达到3030开尔文（升温速率达2.2 × 10^6 K/s），利用黑色光热剂在环境空气下实现毫秒级的碳纳米葱合成。

"此外，我们成功演示了在碳纳米葱外表面上，用八种不同金属元素同步进行原位单原子催化剂功能化。一项关于铂单原子催化剂功能化碳纳米葱的案例研究显示，其析氢反应性能出类拔萃，"研究人员在发表于《ACS Nano》的研究中表示。

成功合成八种不同的高密度单原子催化剂

研究团队强调，对于单原子催化剂/碳纳米葱电催化剂的合成，直接接触退火平台为传统的苛刻条件提供了一个有前景的替代方案，能够以卓越的能源效率和可扩展性优势，超快速、简便地生产表面功能化催化剂，适用于先进的能源应用。

由同心石墨壳组成的碳纳米葱，因其高导电性、大比表面积和化学稳定性而成为理想的催化剂载体。

然而，新闻稿指出，传统的碳纳米葱合成受到以下因素的阻碍：负载金属催化剂所需的复杂、多步骤后处理，以及对能耗高、耗时的热处理方法的依赖，这限制了其可扩展性。

研究人员还强调，他们成功合成了八种不同的高密度单原子催化剂，包括铂、钴和镍。

由此产生的铂-碳纳米葱催化剂，与常规催化剂相比，析氢效率提升了六倍，仅用极少量的贵金属即实现了高性能。这凸显了该技术在可扩展和可持续制氢方面的潜力。

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