近日,,我校工學(xué)院材料科學(xué)與工程系陳光良教授(第一通訊作者)以我校為第一單位在化學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》(中科院一區(qū)TOP,,IF:9.9)上,發(fā)表題為 “Fabric-like rhodium-nickel-tungsten oxide nanosheets for highly-efficient electrocatalytic H2 generation in an alkaline electrolyte” 的研究文章,。
作為一種綠色,、零碳排放的能源,氫氣有望成為未來(lái)主要的清潔能源之一,。目前,,在堿性介質(zhì)中利用綠電過(guò)剩能電解水被認(rèn)為是生產(chǎn)高純度氫氣的理想綠色方案,對(duì)氫燃料電池發(fā)展和普及具有重要推動(dòng)作用,。然而,,構(gòu)建適用于工業(yè)大電流、高性能電極材料仍是電解堿水制氫領(lǐng)域的技術(shù)難題,。近年來(lái),,盡管在高性能電催化電極材料領(lǐng)域有一定突破,但是報(bào)道的非貴金屬催化劑的電催化活性仍低于標(biāo)桿貴金屬電極,。同時(shí),,析氫鉑基貴金屬電催化劑在地球上的儲(chǔ)量較低,無(wú)法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,。因此,,迫切需要研制低成本、高效能的電催化材料來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)高純氫氣,,為我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供助力。
針對(duì)以上問(wèn)題,,陳光良教授團(tuán)隊(duì)采用等離子體輔助一步水熱法制備了一種新型高效析氫(HER)電催化劑-纖維狀Rh2O3-NiWO4納米薄膜,。該方法首先用空氣介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體對(duì)清洗后的泡沫鎳進(jìn)行了改性(PNF),提供了豐富的反應(yīng)中心和加強(qiáng)了PNF與催化劑之間的結(jié)合強(qiáng)度。然后,,用一步水熱法合成了兩相異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Rh2O3-NiWO4,,由于催化劑在異質(zhì)結(jié)構(gòu)上暴露了豐富的活性中心,因此具有具有優(yōu)秀的HER活性,,在1.0M KOH中,,電流密度為10 (J10)和1000 (J1000) mA cm?2時(shí)的過(guò)載電勢(shì)分別只需要19 mV和293 mV,催化劑的塔菲爾斜率僅為(18 mV dec?1),,電催化活性遠(yuǎn)超標(biāo)桿鉑基電極材料,。同時(shí),制備的Rh2O3-NiWO4表現(xiàn)出超穩(wěn)定的HER性能,,續(xù)航100 h時(shí)后電流密度(J100)僅下降7.69%,。理論計(jì)算結(jié)果表明:Rh2O3-NiWO4兩相異質(zhì)結(jié)構(gòu)在費(fèi)米能級(jí)附近具有較高的電子態(tài)密度和較低的吉普斯自由能(ΔGH*),表現(xiàn)出較好的HER性能,。這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)高性能,、低成本的過(guò)渡金屬氧化物基電催化電極材料提供了一種新方法新技術(shù),具有較強(qiáng)的普適性,。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.060
通訊員:張群
中國(guó)·浙江 湖州市二環(huán)東路759號(hào)(313000) 浙ICP備10025412號(hào) 浙公網(wǎng)安備 33050202000195號(hào) 版權(quán)所有:黨委宣傳部