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FS-TAS飞秒瞬态吸收光谱如何提升电催化反应的效率

来源：时间：2025-07-10 15:54:37 浏览：283次

FS-TAS如何提升电催化反应的效率

FS-TAS飞秒瞬态吸收光谱通过实时监测电催化反应中的中间体和活性位点，为提升电催化反应效率提供关键信息，主要体现在以下几个方面：精确表征反应中间体、优化催化剂活性位点构型以及监测外部条件对反应的影响。

飞秒瞬态吸收光谱

精确表征反应中间体

FS-TAS能够揭示反应路径，确定速率决定步骤，从而实现对电催化反应的优化。例如，通过飞秒瞬态吸收光谱技术，研究人员可以揭示光热效应和连续热电子注入的协同作用，实现超高效的分子氧活化。此外，脉冲电催化技术通过周期性切换电势来提供动态路径，调控电催化性质，改变脉冲频率、占空比和波形等参数，从而显著影响电催化性能，这也可以借助FS-TAS进行优化。

优化催化剂活性位点构型

FS-TAS可以分析不同条件下催化剂活性位点与反应物的相互作用，指导催化剂构型的优化。单原子催化剂（SACs）具有最高的原子利用率和可调节的配位环境，是CO₂还原反应（CO₂RR）的高效电催化剂。通过轴向配位设计可以进一步调控SACs的性能，优化其电催化应用，而FS-TAS可以用于研究这些配位结构对催化性能的影响。此外，通过快速合成方法（RSM）可以制备具有结构灵活性和可调电子性质的亚稳态材料，用于清洁能源转换，FS-TAS可以帮助确定这些亚稳态材料的结构和性质。

监测外部条件对反应的影响

FS-TAS能够监测光、热、电等外部条件对反应的影响，为调控反应条件提供参考。例如，在光催化CO₂还原反应中，引入光可以使反应在环境条件下发生。通过将Lewis酸Bi原子引入金属有机框架（MOF）结构（PCN-224）中，可以促进环氧丙烷的开环反应。研究表明，光在反应中起着至关重要的作用，FS-TAS可以用来研究光激发后的电荷转移过程。此外，通过调控阴离子取代，可以触发不对称层位移极化和氧化还原双位点活化，从而实现高效的CO₂光还原，FS-TAS可以用来研究这些过程中的电荷迁移机制。