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山西师范大学苗向阳教授团队通过合成多形貌过渡金属基催化剂实现高效的肼辅助电解水制氢

  2021-06-18 17:11:19  

 

 

氢气作为一种清洁、高效的可再生能源载体,被认为是替代传统化石燃料的不二之选,可以通过电能或光能等催化水分解反应来获得。其中,电催化水分解制氢被认为是最实用、最经济的方法,具有广阔的应用前景。然而,受限于两个半反应过程中较高的过电势,尤其是动力学过程缓慢的OER过程,因此,开发低成本、高催化活性以及高稳定的电极材料对实现大规模电催化分解水产氢至关重要。与此同时,利用水合肼电氧化反应替代动力学过程缓慢的OER反应,可以有效地降低水电解过程中的整体电位,实现高效的水合肼辅助制氢。

近日,山西师范大学徐小虎副教授和苗向阳教授以商用泡沫金属为基底,通过简便的水热合成法、低温磷化法以及化学刻蚀等方法,分别原位合成了:(1)无定型且超亲水的镍铁普鲁士蓝类似物(a-NiHCF),该结构在大电流密度下表现出优异的OER性能;(2)由纳米块状四氧化三钴自组装而成的三维微米条状结构Co3O4/Co,该结构在水合肼氧化(Hydrazine oxidation reaction, HzOR)性能测试中,表现出优异催化性能及稳定性;(3)由纳米草状和块状组成的CoxP@Co3O4复合材料,由于CoxP与Co3O4之间的协同作用,使得该结构具有优异HER和HzOR催化活性。最重要的是,当CoxP/Co3O4同时作为双电极的阴极和阳极时,槽电压为1V时,电流密度可达到948 mA·cm-2。并且通过第一性原理模拟计算给出了相应的解释。

上述三个成果连续发表在美国化学协会国际权威学术期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上(中科院TOP类期刊,影响因子7.632)。山西师范大学徐小虎副教授为上述论文的第一作者,苗向阳教授为通讯作者。(科技处 供稿)

全文链接:

ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 21, 7973-7980;https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.0c02061.

ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 16, 5693-5704;

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.1c00855.

ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 12, 4688-4701;

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.1c00705.

图1.. a-NiHCF催化剂合成示意图。

图2. a.Co3O4/Co催化剂合成示意图;b.双电极LSV性能曲线。

图3. CoxP/Co3O4催化剂合成示意图。

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