مواد و ساخت پیشرفته

بر اساس تازه ­ترین تحقیقات انجام شده، مختصری از پیشرفت­های اخیر شیشه­ های فلزی و نانوساختارهای شیشه­ ای فلزی برای کاربردهای الکتروکاتالیستی تابعی گزارش شده است.

شیشه ­های فلزی (MGs) یا فلزات آمورف از کوئنچ کردن (سرد کردن) مذاب با سرعت سرد شدن بالا (به عنوان مثال  K/s106) و با عبور از مرحله تبلور (کریستالیزاسیون) حاصل می­شوند. از مهم­ترین خواص شیشه‌های فلزی این است که فاقد نظم انتقالی دوربرد هستند، هیچ نقصی مانند مرزدانه‌ها ندارند و عناصر متعددی را شامل می‌شوند. با توجه به این ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فرد، شیشه­ های فلزی، خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی متمایز و ارزشمندی از خود نشان می‌دهند و سالهای زیادی است که  به‌عنوان یک ماده ساختاری، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.

اگرچه شیشه­ های فلزی قبلاً برای کاربردهای کاتالیستی پیشنهاد شده بودند، ولی مطالعات و تحقیقات جامع برای استفاده موفقیت­ آمیز این مواد در کاربردهای الکتروکاتالیستی کم است. یکی از دلایل این موضوع می­تواند این باشد که در این مواد مساحت سطح حقیقی نسبتاً کمتر است.

در یک مطالعه تحقیقاتی جدید، علاقه‌ی جامعه‌ی پژوهشی برای بکارگیری استراتژی‌های جدید مختلف در کاربردهای کاتالیستی شیشه های فلزی برجسته شده است. بر اساس این تحقیقات، رویکردهای نظری با استفاده از تئوری تابعی چگالی (DFT) و غربالگری با توان بالا با کمک الگوی یادگیری ماشین، کشف شیشه های فلزی جدید را که پتانسیل بالایی را برای کاربردهای کاتالیستی نشان می‌دهند، امکان پذیر می­کند.

در این تحقیقات، روی ویژگی‌های اساسی و پیشرفت‌های اخیر در شیشه­های فلزی برای کاربردهای کاتالیستی به عنوان مثال واکنش‌های تجزیه آب الکتروکاتالیستی مانند HER، OER، واکنش‌های پیل سوختی مانند ORR، واکنش‌های اکسیداسیون الکل مانند MOR، EOR، و تخریب رنگ‌های آلی مضر از پساب‌های صنعتی تمرکز شده است.

در حال حاضر استراتژی‌های پیشرفته برای افزایش عملکرد این الکتروکاتالیست‌های بر پایه شیشه های فلزی از طریق نانوساختار و غربالگری با توان بالا مورد بررسی قرار گرفته‌ است. همچنین مکانیزم ساختاری منحصر به فرد شیشه‌های فلزی در مقیاس اتمی، که می‌تواند به توسعه الکتروکاتالیست‌های با کارایی بالا حتی قابل مقایسه با کاتالیست­های مبتنی بر فلزات گرانبها در حال حاضر کمک کند، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در نهایت، دستورالعمل‌های آینده در مورد طراحی کاتالیست­های پیشرفته مبتنی بر شیشه­ های فلزی جدید و برتر ارائه شده است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1001841721010639