来源:Nano Research Energy 发布时间:2023/9/7 14:41:41
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Nano Res. Energy | 中南大学唐晶晶:高效全解水!原位构筑NiFeMo-P-C锚定泡沫镍的双功能催化剂

2023年6月30日,中南大学周向阳教授团队唐晶晶副教授在清华大学主办的高起点新刊Nano Research Energy发表题为“In-situ fabrication of carbon compound NiFeMo-P anchored on nickel foam as bi-functional catalyst for boosting overall water splitting”的最新研究成果。

电解水包括析氢反应(HER)和析氧反应(OER),为克服电化学反应中的活化能障碍,需要消耗额外的电力,通过选用合适的催化剂可有效降低反应所需活化能。然而,商业化HER催化剂铂(Pt)和OER催化剂氧化铱(IrO2)具有高成本和资源稀缺的劣势,并且双功能催化效果较差,严重阻碍了电解水的大规模应用。高效非贵金属基析氢和析氧双功能电催化剂的研究对提高水电解制氢效率具有重要意义。

图1. (a) NiFeMo-P-C的制备示意图;(b) 不同材料在1 M KOH溶液中的全解水极化曲线;(c) NiFeMo-P-C||NiFeMo-P-C在10 mA cm-2下水分解的计时电位曲线。

基于此,中南大学唐晶晶副教授利用过渡金属合金适当的氢吸附自由能和磷化物在碱性电解液中强的耐腐蚀性,通过水热和后续的氢还原处理获得锚定在泡沫镍上的碳化合物NiFeMo-P (NiFeMo-P-C) 双功能电催化剂材料。合金与金属磷化物之间的协同效应可以调节金属元素的电子结构,从而加速HER的发生;金属磷化物和合金在催化过程中原位转化的金属(氧)氢氧化物有效提升了OER的催化活性。因此,NiFeMo-P-C材料表现出优异的HER和OER双功能电催化性能,在10 mA cm-2下的过电位分别为87 mV和196 mV。此外,使用NiFeMo-P-C作为阴极和阳极的碱性全解水电解槽在10 mA cm-2下的全解水电压仅为1.50 V,并具有良好的长期稳定性(50 h)(图1)。本项研究为电解水用多金属磷化物双功能电催化剂的开发提供了良好借鉴。

论文信息:

Zhou X, Yang T, Li T, et al. In-situ fabrication of carbon compound NiFeMo-P anchored on nickel foam as bi-functional catalyst for boosting overall water splitting. Nano Research Energy, 2023, https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120086

DOI:10.26599/NRE.2023.9120086

Nano Research Energy 是Nano Research姊妹刊,(ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年6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,已入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。2025年之前免收APC费用,欢迎各位老师踊跃投稿。

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