[发明专利]催化设备和方法

权利要求书

1.一种基于期望产物结果选择电催化剂阵列的方法，所述方法包括：

将电催化剂体系暴露于溶解或悬浮于导电溶液中的活性剂；以及

向所述电催化剂体系施加电压，

其中：

所述电压足以引起活性物种的多电子氧化或多电子还原；

所述电催化剂体系包括：

对电极；以及

电催化剂阵列，所述电催化剂阵列包括

载体基底；

从所述载体基底的表面突出的大小均匀的表面结构；并且所述大小均匀的表面结构具有包括催化剂的边缘和/或顶点；

在所述大小均匀的表面结构属于微米级的情况下，产生第一产物比率，在所述大小均匀的表面结构属于纳米级的情况下，产生第二产物比率，其中所述第一产物比率和所述第二产物比率不同；

与产生所述第一产物比率相比，所述第二产物比率需要更高阶的电子过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述活性物种是氧气，当所述大小均匀的表面结构属于微米级时，所述第一产物是过氧化氢。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述活性物种是氧气，当所述大小均匀的表面结构属于纳米级时，所述第一产物是水。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中在所述纳米级上的所述表面结构在其与所述载体基底接合处的宽度为约25nm到约50000nm。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中在所述微米级上的所述表面结构在其与所述载体基底接合处的宽度为约5μm到约500μm。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其进一步包括沉积在所述表面结构之间的钝化层，以提供所述表面结构的预定暴露。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其进一步包括沉积在所述表面结构之间的惰性层或钝化层，以促进对所述产物比率进行微调。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述惰性层或所述钝化层被沉积成具有一定厚度，以调节所述第二产物比率与所述第一产物比率之间的产物的相对比率。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述惰性层或所述钝化层的厚度越大或厚度增加，所述相对比率变得越接近所述第一产物比率。

10.根据权利要求9所述的方法，其中根据所述惰性层或所述钝化层的相对厚度或高度调节所述第一产物比率与所述第二产物比率之间的相对比率。

11.根据权利要求6到10中任一项所述的方法，其中所述钝化层的厚度是所述表面结构的高度的约5％到约95％。

12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其中所述对电极包括对电极载体基底和从所述对电极载体基底的对电极表面突出的大小均匀的对电极表面结构。

13.一种催化活性物种在导电溶液中的氧化还原反应的方法，所述方法包括：

将电催化剂体系暴露于所述活性物种；以及

向所述电催化剂体系施加电压；

其中：

所述电压足以引起所述活性物种的多电子氧化或多电子还原；

所述电催化剂体系包括：

对电极；以及

电催化剂阵列，所述电催化剂阵列包括：

载体基底；

从所述载体基底的表面突出的大小均匀的表面结构；并且

所述大小均匀的表面结构包括包含催化剂的边缘和/或顶点。