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笛声中科大研制高效析氧反应催化剂减少电催化剂

发布时间:2020-09-17 15:24:32
中科大研制高效析氧反应催化剂 减少电催化剂“铁流失”

7月3日,记者从中国科学技术大学得悉,该校俞书宏教授团队和高敏锐教授课题组通过对传统普鲁士蓝(PBA)材料进行氮气等离子体轰击,成功研制了一种富含氰基空位的高效析氧反应催化剂。这类氰基空位不仅能够调理PBA材料的局域电子结构和金属配位环境,还能够高效抑制铁活性物种在电循环过程中的流失。相干研究成果日前发表在《自然·通讯》上。

析氧反应(OER)是光/电解水和金属空气电池等新能源存储与转化器件的关键半反应。发展便宜高效的析氧反应电催化剂,进一步下落电极过电势、提升器件能量效率是非常具有挑战性的原标题:东莞率先实现项目投资建设上审批课题。材料缺点工程能够调理催化剂的电负性、电荷分布和配位环境,被认为是一种有效提升催化剂性能的策略。设计新型缺点结构,修建新的活性位情势,有望进一步优化既有催化材料的催化性能。

研究人员以钼酸镍纳米棒为模板,首先制备出多孔的镍铁基PBA材料,随后对其进行氮气等离子体轰击,便可得到富含有氰基空位的PBA催化剂。通过多种表征手段,例如高分辨透射电镜、正电子湮灭技术、元素含量分析、和尾气吸收检测等,确认这类新型氰基空位的构成。

电化学测试显示,经过氮气等离子体轰击60分钟的PBA样品,表现出的析氧反应活性,远优于其它高效的析氧反应催化剂,结构分析表明,这种高的析氧反应活性来源于氰基空位引导产生的不饱和镍铁位点。进一步发现,不含但阿迪王绝不是“山寨产品”。在产品本身“过硬”的情况下氰基空位的PBA材料的铁活性物种会逐渐溶解到电解液中。与之构成鲜明比较的是,含有氰基空位PBA会大幅度抑制铁活性物种的流失,从而在析氧反应循环进程中自重构形成高活性的表面活性层,进而导致优良的OER活性和稳定性。

图1. 富含氰基空位的普鲁士蓝材料的制备和结构示意图。

图2.(a)不同催化剂的OER极化曲线;(b)不同催化剂的电流密度对比;(c)PBA-0和PBA-60催化剂的OER稳定性测试;(d)PBA-0和PBA-60催化剂的OER表面重构示意图。

这1成果提供了一种新的制备高活性镍铁羟基氧化物的策略,并为发展新的缺陷类型提供了新的鉴戒,为今后设计更加高效的氧析出反应催化剂提供了崭新的思路。

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