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FeOOH_CoO纳米针阵列——通过相界面调控提高电解水性能

发表日期:2020-06-11发布者:

氢能因发热值高、来源丰富、零污染排放等诸多优点而被认为是一种“终极能源”。电解水是获得氢能源的最有效方法之一。如何设计高活性、高稳定性以及低成本的非贵金属催化剂是目前电解水研究领域的热点。科学家们通过组成优化、形貌调控等方式开发了多种过渡金属电解水催化剂,取得了很好的效果。近年研究发现,通过界面工程调控来控制两相界面间的电子耦合和协同效应能有效提高异相非贵金属催化催化活性。

最近,我院汪庆祥教授团队与新南威尔士大学赵川教授团队合作,通过简单、快速的浸渍法在CoO修饰的泡沫镍(NF)基底上原位制备了一种具有异相界面的FeOOH/CoO纳米针阵列。研究团队通过改变Fe3+溶液浸泡时间控制FeOOH/CoO纳米针阵列相界面组成和形貌,结果显示,在5min浸泡时间下得到的FeOOH/CoO保持了CoO纳米针形貌和均匀统一的两相界面组成,且在碱性介质中表现出最佳的析氢、析氧双功能催化性能。机理研究表明,FeOOH/CoO相间的电子耦合效应是该催化剂具有高活性的重要原因。将该双功能催化剂应用于两电极全解水实验中,仅需1.58V的电压即可获得10 mA cm-2的电流密度,优于贵金属催化剂IrO2//Pt/C(1.68V)。用市售2 V太阳能电池板作为电能输出装置,能获得稳定太阳能电解水效果。该简便、快速的界面工程策略为设计高效的电解水制氢催化剂提供了新的思路。

该成果发表在Chemistry-A European Journal(Chunyu Qiu, Suqi He, Dr. Yuan Wang, Prof. Qingxiang Wang*, Prof. Chuan Zhao*,2020,26: 4120-4127),第一作者为2017级硕士研究生邱春禹,我院汪庆祥教授团队与新南威尔士大学赵川教授为共同通讯作者。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.201904352