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Mott-Schottky集成电极催化分解水研究进展

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  随着日益增长的能源消耗的需要,越来越多的研究关注于阴极析氧反应(OER)与阳极析氢反应(HER)催化剂,发展资源丰富、高活性、持久耐用的OERHER电催化剂仍是一项挑战。众多非贵金属电催化剂材料中,过渡金属氧化物由于其价格低廉、资源丰富、毒性低、氧化还原性质丰富等特性而备受关注,其中氧化物催化剂研究最为普遍,但这类氧化物的析氢催化性能较差,因此发展高效稳定的析氢与析氧双功能催化剂十分必要。

氧化物是一种廉价的稳定电催化催化剂,然而其活性主要受到电荷传输的制约。基于此,精细化工国家重点实验室孙立成教授团队的侯军刚教授在该领域取得重要进展。为了提高氧化物催化剂的性能,他们将氮掺杂的碳层引入金属-半导体纳米线阵列结构中集成为纳米线阵列Mott-Schottky电催化剂,构建了金属与半导体之间的高速传输通道,此方面工作为新结构、高性能非贵金属电催化剂的制备与催化机制理解提供了新的思路(Advanced Functional Materials, 2017, 1704447; Small, 2017, 13, 1702018)CuCoNiMo氧化物基催化剂,通过原位还原和碳化处理工艺将金属合金和超薄氮掺杂碳层引入到复合催化剂体系,形成集成的NC/CuCo/CuCoOxNC/NiMo/NiMoOx纳米线阵列Mott-Schottky电催化剂。以CuCo基集成阵列构筑两电极全水电解体系,其电解水时在电压为1.53 V时,电流密度为10 mA cm-2。其纳米线阵列电极导电性高、比表面积大、活性位点丰富,除此之外,金属、半导体、氮掺杂碳之间的协同作用构筑了阵列电极中连续高速的电子传输通道,因而该纳米线阵列电极表现出优异的全水电解的催化性能。相关研究成果发表在Advanced Functional Materials, 2017, 1704447; Small,2017, 13, 1702018。该系列研究工作受到国家自然科学基金等项目资助。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704447/full

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201702018/full

 

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