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合肥研究院在電解水催化劑研究方面獲進展

2020-06-01 合肥物質科學研究院
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  近期,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所應用等離子體研究室王奇課題組在氫能研究方面取得新進展,相關工作以Exfoliation of bimetallic (Ni,Co) carbonate hydroxide nanowires by Ar plasma for enhanced oxygen evolution 為題作為封面文章發表在國際期刊Chemical Communications上。

  氫能因其來源廣、無污染等優點而成為二十一世紀最有前景的能源之一。電解水被認為是一種最有潛力的制氫技術。然而陽極析氧反應(OER)和陰極析氫反應(HER)較高的過電位,阻礙了水的高效分解。二維層狀雙氫氧化物(LDHs)作為OER電催化劑之一,由于其可調的化學組分和獨特的電子結構,制備方法簡單可靠,有望成為大規模工業化應用的OER電催化劑。NiCo-LDHs被公認為是一種很好的OER電催化劑,但是由于自身結構及導電性的限制,其活性位點暴露并不充分,因而催化活性不能得到最大程度的利用。

  課題組創新性地采用Ar等離子體,將一維NiCo-LDHs納米線剝離成二維納米薄片,形成三維樹枝狀結構,不僅增加NiCo-LDHs的電化學活性表面積,而且暴露出更高的Ni3+和Co3+的活性位點,從而有效提高了NiCo-LDHs的析氧性能。得到的NiCo-LDHs表現出較低的起始電位(1.48 V vs. RHE)和較長的穩定性(6000 循環,電流密度保持率為82%)。該研究工作為等離子體處理二維材料提供了新方法,為開發廉價高性能的氧析出反應催化劑提供了新思路。

  該工作得到國家自然科學基金、安徽省重點研發計劃、安徽省杰出青年科學基金、中科院光伏與節能材料重點實驗室的資助。

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圖1 文章封面

圖2 NiCo-LDHs-0min(a,b)和NiCo-LDHs-10min(c,d)的結構表征,(e) NiCo-LDHs-10min的性能測試

打印 責任編輯:葉瑞優

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