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吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

 

电催化水裂解是具有发展前景的氢能生产途径,其反应过程是阴极析氢反应同时阳极析氧反应,两电极反应共同决定了水裂解效率。二者相比,析氧反应动力学更缓慢,它决定了电解水制氢的最终效率。因此,开发高效水氧化催化材料是推进水裂解制氢技术的一个关键。近年来,大量的非贵金属水氧化催化材料相继被报道,有些活性甚至超过了贵金属催化剂IrO2(代表性的高活性贵金属产氧催化剂)。但是,已报道的非贵金属产氧催化材料稳定性还不能达到期望,一般只有几十小时,仅个别可稳定上百小时。

在此背景下,吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室邹晓新课题组提出了“腐蚀工程”策略制备水氧化电极材料的新方法,即通过调控铁质基材的室温腐蚀反应,优化铁的腐蚀产物,获得了高活性的产氧催化材料。值得强调的是,该催化材料稳定性超过6000小时。

吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

 

研究亮点1:巧妙干预了铁腐蚀反应

铁腐蚀是生活中常见的,被人们“厌恶”的反应,反应过程为Fe+O2+H2O生成铁锈。但从材料制备的角度来说,该反应易发生而且绿色无害,是一个非常理想的制备方法。研究人员在水中引入二价金属离子,在室温下,腐蚀反应如期发生,但产物不是铁锈(FeOx),而是含铁的层状双金属氢氧化物。

吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

 

研究亮点2:实现了水氧化电极的大面积制备

由于该腐蚀反应在室温下发生,不需要任何能量输入,容易实现放大反应。

吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

 

研究亮点3:实现了超长时间(>6000 h)的催化稳定性

吉林大学邹晓新课题组在Nat.Commun.丨这种水氧化电极材料催化活性稳定性超过6000小时!

 

文献信息:

Corrosion engineering towards efficient oxygen evolution electrodes with stable catalytic activity for over 6000 hours. Nature communications. 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-05019-5.

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