原子重排会改变材料的物理和化学性质，这可能会导致跨学科的潜在应用，包括可持续能源。二十年来，中国的研究人员一直在关注如何调节这种重排(称为相位工程的过程)可能实现可持续的能源转换过程，中国的研究人员总结了迄今为止的工作，包括该领域的进展情况。

他们于7月11日在NanoResearch上发表了他们的评论，特别关注电催化剂。这些材料触发、增强或解决将能量转换为可存储或可用格式所涉及的化学和电学反应。它们通常用作电极或电极组件。

“相工程是设计用于这些能量转换的高效电催化剂的重要策略，因为它可以使所有催化活性原子重新排列并形成新的晶格，”无机合成与制备化学国家重点实验室教授邹晓新教授说。,吉林大学化学学院。“这为合理操纵原子以发现有吸引力的结构框架并实现更好的电催化提供了很好的机会。虽然近年来，一些研究人员总结了具有新颖排列的纳米材料的制备方法，但这是第一次系统评价这些阶段如何合理化影响电催化活性。”

这些不同的原子排列被称为晶相。通过改变原子在固体材料表面或体积中的排列方式，可以彻底改变材料的功能。然而，邹指出，表面本质上是体积的延伸，不能独立存在，因此它们的连接是开发理想且稳定的电催化剂的关键。

“相工程的基本逻辑在于表面性质和催化剂主体性质之间的密切关系，”邹说。“设计直接影响表面的催化剂的本体相是设计内部和外部智能催化剂的有力策略。”

块体的晶体结构决定了材料的电子结构、导电性，以及很大程度上决定了表面层的组成。不同的块状晶体结构具有不同的特性和表面能，导致不同的形态和催化活性位点。Zou说，即使对于在催化过程中经历显着表面损伤或重构的催化剂，块体的初始晶体结构也会强烈影响重构和表面的最终结构。

在过去的20年中，一些研究人员研究了这种关系，探索了非常规的电催化阶段以及如何诱导这种转变。在对可持续能源转换过程(例如固氮和减少二氧化碳)的需求的推动下，研究人员推进了表征技术以及实验工作的理论基础。

“这些东西使得精确和准确地了解晶相对电催化性能的影响成为可能，”邹说。“因此，是时候总结与相工程相关的研究了，这有助于解开相-性能关系并改进电催化研究中的预测。”

接下来，邹和他的团队建议研究人员在四个主要领域进一步推进用于催化研究的晶相工程。

“为了从相焦点为不同的能量转换过程开发合适的催化剂，我们建议探索晶相与催化活性水平之间的关系;将相工程与其他设计策略相结合;揭示非常规相的形成和演化机制;并丰富催化研究更多的流体相，”邹说。