氢能作为一种能量高、洁净的可再生能源受到广泛关注。通过电化学水解制备氢气是当前研究热点之一。近年来,全水解电极催化剂的设计制备取得了瞩目的研究成果。然而,寻找能在中性水电解质中同时展现高活性、高稳定性的水氧化和还原非贵金属电催化剂仍然是电解水制氢研究领域的一大挑战。
近日,中国科学技术大学教授俞书宏团队和高敏锐课题组采用简单的电化学沉积和固相磷化两步反应,设计并成功制备了镍掺杂的磷化钴(Ni
0.1
Co
0.9
P
)三元纳米片电催化剂。相比于纯的
Ni
2
P
和
CoP
,掺杂后的材料在中性条件下同时展现出优异的水还原和氧化电催化活性和稳定性。实验人员将这种三元材料作为中性水全分解电解池的阴极和阳极,发现其性能优于以商业贵金属材料作为电极制备的电解池。研究成果以
A Janus Nickel Cobalt Phosphide Catalyst for High-efficiency Neutral-pH Water Splitting
为题,发表在《德国应用化学》杂志上(
Angew. Chem. Int. Ed.
2018, 57, 15445 –15449
),并被选为
Hot Paper
和内封底封面。论文的共同第一作者是中国科大博士研究生吴睿、西安交通大学教授肖冰和中国科大特任副研究员高强。
研究人员制备的 Ni 0.1 Co 0.9 P 三元纳米催化剂具有多孔结构,有利于电化学反应中的传质过程。在中性电解液中,其水还原电流密度达到 10 mA/cm 2 时所需电势为 125 mV ,而其水氧化反应在电流密度达到 10 mA/cm 2 时所需电势为 1.79 V ,展现出与商业 Pt/C 和 Ir/C 电催化相媲美的催化性能。机理研究表明,这种新型 Ni 0.1 Co 0.9 P
研究人员进一步将制备的 Ni 0.1 Co 0.9 P
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