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華中師大研制高效催化劑 可取代貴金屬制氫
來源:氫分子產業網 發表時間:2017-12-31 16:18:26 閱讀:2265
據華中師范大學新聞網報道:由于全球的能源和環境危機,可再生能源作用下分解水的研究成為能源轉換領域的國際熱點,其中的關鍵是高效催化材料的制備。近日,華中師大物理科學與技術學院余穎教授課題組與美國休斯頓大學任志鋒教授課題組合作,在高效、廉價電催化分解水研究方面取得了重要進展,相關成果發表在國際能源和環境領域頂級期刊 Energy & Environmental Science 上(2017, 10, 1820-1827; 詳見http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2017/ee/c7ee01571b),該期刊影響因子為29.52,該論文也被評選為2017年 Energy & Environmental Science 的熱點文章。
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華中師大物理科學與技術學院為該論文的第一完成單位,論文的第一作者為物理科學與技術學院和美國休斯頓大學物理系聯合培養的博士研究生余羅(華師2013屆化學物理交叉班畢業學生)。
電解水是一種清潔、可持續的大規模制備氫氣和氧氣的方法,其反應包括產氫 (HER) 和析氧 (OER) 兩個半反應。其中,降低產氫和析氧反應的過電位是目前研究的技術難題,關系到相關技術是否可以實際應用。迄今為止,貴金屬Pt和RuO2/IrO2分別被公認為非常高效的HER和OER催化劑材料,但其較高的成本和資源匱乏的缺點限制了這些材料的廣泛應用。因此,開發可替代的非貴金屬催化劑材料成為近幾年的研究熱點。
針對以上挑戰,余穎教授和任志鋒教授課題組從催化劑的微觀形貌設計入手,將銅納米線和鎳鐵雙金屬層狀氫氧化物 (NiFe LDH)復合一起,在泡沫銅基底上巧妙地制備了二者的三維核殼納米結構。該催化劑電極具有特殊的三維核殼納米結構,擁有超大的比表面積和豐富的活性位點,在HER和OER兩個半反應中同時表現出優異的電催化性能和穩定性,并在全分解水體系中擁有出眾的性能,即在1 M的KOH溶液中,電流密度達到10和100 mA/cm2時,所需電位分別是 1.54和1.69 V,該性能優于目前最好的Pt/IrO2全解水體系,特別在高電流密度條件下更是遠遠超過Pt/IrO2。該催化電極的制備方法簡單、耗能低、無污染,而且適合制備大尺寸樣品,為非貴金屬催化電極的大規模應用提供了可能。
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