1. 首页
  2. 学术动态
  3. 博采百家
  4. MaterialsViews

非晶态金属NiFeP兼具宏观导电性和表面活性位点的高效析氧催化剂

构建清洁的环境是人类社会发展的目标之一。寻求清洁高效可持续的非化石新型能源,是解决环境问题和温室气体排放的关键。其中氧气析出反应(OER)在可再生能源转化和储存装置中,如电解水电池、燃料电池和锂空气电池等,具有至关重要的作用。设计电催化剂的基本策略,一是提高活性位点的本征活性,二是提高活性位点的数量。通过对材料缺陷或微观结构的设计与控制,可以提高OER催化剂的催化活性。然而,现有技术的发展和应用的瓶颈在于:随着电催化活性位点数量不断提高,电催化剂在OER反应中表面形成的氧化膜以及催化剂颗粒之间的串联电阻,降低了活性位点上获得电子的能力。如何在提高活性位数量同时维持高效本征活性的性能,是电催化剂材料在设计与制备过程中面临的重大挑战。

非晶态金属NiFeP兼具宏观导电性和表面活性位点的高效析氧催化剂

景德镇陶瓷大学胡飞教授与中国科学技术大学熊宇杰教授、同济大学杨晓伟教授、天津大学朱胜利教授合作设计和开发出了一类兼具宏观导电性及表面活性位的非晶态金属催化剂。该方法将熔融金属材料进行高温退火,使其转化为非晶态NiFeP材料。该策略一方面保持了材料的金属特性,具有优异的宏观导电性。另一方面,材料的非晶态特性在其表面构筑了活性位点。该材料通过两者的结合,实现了高密度活性位点和高效电子传输性能的兼顾。该催化剂设计的关键在于催化位点与宏观导电性的调控。其研究表明,元素P可以稳定Ni和Fe元素,形成具有宏观导电性的非晶态金属。非晶态金属中的P与Ni、Fe不饱和键合,使其表面具有高密度活性位点。在此基础上,研究人员通过对元素组分及结晶状态的调整,实现了OER反应的高效催化速率。在该研究中,非晶态金属NiFeP材料在碱性介质中只需319 mV的过电位可以达到10 mA cm-2的OER反应速率;在酸性介质相同条件下需要的过电位为540 mV。该材料的制备和表征同时得到美国阿贡国家实验室和日本东北大学的支持合作。

该工作实现了高密度活性位点的构筑,并维持了本征活性位点的催化活性,为电催化反应提供了一类材料设计及制备的新策略。该研究提出的材料设计思路,凸显了宏观导电性能对电催化材料的重要作用,对宏观尺度上设计和制备电催化材料具有推动作用。

相关工作发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201606570)上。

猜你喜欢

构建多孔WO3薄片实现高效驱动光阳极析氧反应

基于锌单原子的高效氧还原电催化剂

基于CuCo嵌入的氮掺杂介孔碳作为高效氧还原和析氢电催化剂

氧化铈包覆钯@银双金属核壳高效加氢催化剂

高效稳定的电解水析氢催化剂:硼氮共掺杂石墨烯纳米管包覆的磷化钴纳米颗粒

(点击以上标题可以阅读原文)



非晶态金属NiFeP兼具宏观导电性和表面活性位点的高效析氧催化剂

MaterialsViewsChina

官方微信平台

聚焦材料新鲜资讯

材料大牛VS新秀访谈
MVC论文排行榜每月新鲜出炉
热爱科研的你还在等什么,快加入我们一起微互动吧!!!


微信号:materialsviews

微博:materialsviews中国

欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需要转载,请联系:

materialsviewschina@wiley.com

关注材料科学前沿,请长按识别二维码

非晶态金属NiFeP兼具宏观导电性和表面活性位点的高效析氧催化剂
点击左下角“阅读原文”,阅读Advanced  Materials原文

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

发表评论

登录后才能评论

联系我们

0755-86936171

有事找我:点击这里给我发消息

邮件:zhangzhexu@v-suan.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

QR code