来源:Nano Research Energy 发布时间:2022/9/22 9:46:20
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用武之“碲”!Te介导的电催化析氧反应最新综述!

2022年8月27日,清华大学主办的高起点能源期刊Nano Research Energy (https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)青年编委,中山大学黄丰教授团队的王梦晔副教授发表题为“Te-mediated Electro-driven Oxygen Evolution Reaction”的综述,总结了Te元素在电催化析氧反应(OER)中应用的最新进展,对今后Te基OER催化剂的研究进行了展望。

图1. Te元素的小电负性、大离子半径、多价态特点及Te掺杂化合物、贵金属碲化物和过渡金属碲化物的OER应用场景示意图。

化石能源开发利用带来的不可再生化石能源过度利用和生态环境破坏等问题是当前人类面临的严峻问题。通过利用其他可再生能源发电,并耦合电催化全解水可能缓解这一现状,实现“双碳”目标。然而,全解水半反应之一——OER的动力学缓慢,限制了其应用。因此,需要积极寻找并开发新型高效稳定的OER催化剂。

最近的研究结果表明,在阳极氧化端催化剂中引入Te元素可能是一个值得重视的研究方向。作为硫族元素中电负性最小的元素,它具有多价态、强共价性和离子半径大等特殊性质,离子半径大。这些特性理论上可以通过新化合物(或合金)的形成的调整催化剂的电子结构,有目标性地提高电导率;同时,还可通过合成动力学的改变增加活性位点的数量,从而获得高活性的 OER 催化剂。

在这篇综述中首先分析Te元素的低电负性、强共价性等特殊性质,结合Te元素晶体和二维碲烯表现出特殊的拓扑性质和稳定性,提出了它在 OER 中的潜在优势。接着,作者总结了对性能较出色的黑磷、金属有机框架、层状双氢氧化物等材料进行Te掺杂的相关工作,指出Te掺杂不仅可以进一步加速动力学过程,还可以提高稳定性。然后,作者总结了贵金属碲化物(如IrTe、RuTe等)和过渡金属碲化物(如CoTe2、NiTe等)的OER性能,并对其潜在机理进行归纳分析。最后,作者对Te元素在OER中应用的挑战和进一步研究进行了讨论与展望,指出了当前材料的研究过于偏重简单的制备与电化学性能测试,而缺乏系统性的材料热力学、动力学、电化学机理研究,在大电流的实际应用条件下的服役退化研究也有待开展。

相关论文信息:

Gao, F.; He, J. Q.; Wang, H. W.; Lin, J. H.; Chen, R. X.; Yi, K.; Huang, F.; Lin, Z.; Wang, M. Y. Te-mediated electro-driven oxygen evolution reaction. Nano Res. Energy 2022, 1: e9120028. DOI: 10.26599/NRE.2022.9120029. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120029

作为Nano Research姊妹刊,Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月创刊,由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉,全英文开放获取期刊,聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用,对标国际顶级能源期刊,致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文。2023年之前免收APC费用,欢迎各位老师踊跃投稿。投稿请联系:NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn。

 
 
 
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