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福建物构所在过渡金属界面催化研究中取得进展

更新时间:2018-08-24

来源:福建在线

  氢能作为一种二次清洁能源越来越受到人们的重视。目前中国、美国、加拿大、日本和欧盟等都拟定了响应的氢能发展计划,我国已在氢能领域取得了多方面的进展,在未来有望成为氢能妙技应用范畴的前锋。氢气平日需要经由另外能源途径制取;电解水作为一种零污染的制氢要领,具有极高的应用潜力。当前,电解水制氢的最大题目在于电极材料催化活性差,过电位高,造成过多的电能消耗,而国内外学者在电极材料研究方向大多会合在成分、宏观布局调控等方面。

  中国科学院福建物质布局研究所王要兵课题组及其互助者吴克琛组副研究员李巧红近期经由过渡金属异质构造界面调控,促进了对水及有机小分子电催化氧化经由。在该研究工作中,研究人员首先划分制备了金属Co(O)纳米片和金属Fe(O)纳米链,再将两种纳米构造进行热耦合组装,形成具有晓畅界面布局的纳米异质结。球差透射电子显微镜以及粉末衍射效验证明:热耦合经由中,无定形Co(O)纳米片在Fe(O)的诱导下,于界面边沿处产生大量局域微晶结构,这些微晶布局为电催化反应供应了富厚的道路、扭结和不饱和活性位点;别的,光电子能谱阐明发明:该热耦合纳米异质构造材料在界面处形成部门Co-O-Fe桥联物种;同时,界面重排发生了大量氧缺陷位点,该过程未见报道。上述三个身分协同感化,极大地促进该Fe/Co异质构造质料的电催化活性。电催化测试效验表明:电流密度在50 mA cm-2时其析氧过电位只有329 mV,且保持一连20 h电解不衰减。密度泛函理论计较显现该异质构造材料中,相近界面的Fe活性位点可极大地促进羟基自由基向吸附态氧转化,从而进步析氧活性。当采取苯甲醇作为配对氧化反映,该异质布局材料与贸易Pt片作为两电极时,在10mA cm-2条件下电解水的电压可降至1.42 V,因而具有极高的贸易应用价格。

  该工作为计划合成镇定高效的电催化质料供给了新思路,拓展了异质布局原料的应用规模,为索求新的电催化机制供给了重要参考。此研究工作得到国家自然科学基金、中科院纳米与组装重点实行室、中科院先导研究计划等项目基金的资助,于近期发表在国际能源期刊ACS Energy Lett. 2018, 3, 1854-1860 (DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01071)

    

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