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《高缺陷多孔CoP纳米线作为电催化剂进行全水分离》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2017-12-03

  • 在开发可持续绿色能源系统的过程中，开发低成本和高效的电催化剂来实现氢的进化反应(她的)和氧进化反应(OER)是非常可取的。在此基础上，我们报告了一种可靠的、简单的阴离子交换反应策略，用于将一维(1D)Co3O4纳米线(NWs)转换成CoP多孔纳米线(PNWs)。值得注意的是，这样的进化过程提供了明显改善的缺陷位点，从而使CoP PNWs具有较高的电化学活性表面积。因此,警察PNWs对她表现出优异的催化活性和OER作为双官能electrocatalysts时,实现较低的电流密度马10厘米−2 147年和326年的过电压和OER mV,分别。我们证明了水分裂电解槽的警察PNWs electrocatalyst阴极和阳极可以由一个aa电池和太阳能电池板(1.5 V)的优势,包括简单和低成本的合成过程中,高活动为她和OER,赋予发达警察PNWs最有前途的候选人之一水分离系统。

    ——文章发布于2017年12月7日

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    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-12-26
    • 高效、耐用的双功能氧电催化剂的设计仍然是一个巨大的挑战。本文采用新颖的模板法制备了新型Co9S8纳米颗粒/N、s -共掺杂缺陷丰富的碳纳米管(Co9S8/N、S-CNTs)。CdS纳米线作为一种牺牲模板，可以在炭化过程中同时被去除，无需额外的后处理。大赌表面积(661.2平方米克−1)和孔隙体积(1.49立方厘米克−1)Co9S8 / N,S-CNTs可以很大程度上提高了氧还原反应(ORR)和氧进化反应(OER)活动通过促进大众运输和暴露更积极的网站。Cd和S掺杂蒸发产生的大量缺陷可以为ORR和OER提供更多的活性位点。S-CNTs与Co9S8、Co9S8/N偶联后，碳骨架缺陷较多，电子导电性好，有效电化学面积较大。Co9S8/N、S-CNTs不仅具有优良的半波电位为0.821 V的ORR活性，而且在碱性溶液中还具有类似ruo2的OER活性。之间的电位差(ΔE)奥尔和OER是在0.10 KOH低至0.78 V。优异的双功能性能使其能够应用于燃料电池和金属空气电池。 ——文章发布于2018年12月18日
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    • 近年来，过渡金属氧化物、钙钛矿氧化物和层状双氢氧化物作为碱性电解质中的OER催化剂已进行了广泛研究，而过渡金属磷化物、硫化物和碳化物在酸性电解质中具有优越的HER性能。尽管如此，由于pH范围不匹配，将上述OER和HER催化剂集成于同一电解池中以实现全分解水是具有挑战性的。因此，研发用于OER和HER的高性能双功能电催化剂非常必要。 纳米结构过渡金属(化合物)/氮掺杂碳纳米材料(M/N/C)由于其低成本、高丰度、高效和稳定的催化性能，是一种前景良好的催化剂，在电化学催化领域引起了相当大的关注，但能催化全水分解的材料鲜见报道。另外，对于新型电化学催化剂体系，还需要清楚地了解材料中活性位点的结构。 成果简介 近日，中国科学技术大学俞书宏教授、梁海伟教授(共同通讯作者)等使用廉价的水热碳质纳米纤维、吡咯和NiCl2作为前驱体制备了Ni-N共掺杂碳纳米纤维负载部分氧化的Ni纳米颗粒(PO-Ni/Ni-N-CNFs)的纳米复合电催化剂，并在Nano Energy上发表了题为“Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting”的研究论文。得益于有效的活性中心、介孔结构和相互连接的一维纳米纤维网络，所得纳米复合电催化剂在碱性介质中对HER和OER均表现出优异的催化活性和持久性。 此外，将PO-Ni/Ni-N-CNFs作为双功能催化剂实际应用于分解水，在1.69V的电压下达到了10mA·cm-2的电流密度。 综上所述，PO-Ni/Ni-N-CNFs复合材料的优异性能应归因于以下三个重要方面的协同控制。首先，催化剂中存有三类内在活性位点，包括暴露的PO-Ni、Ni@C和Ni-Nx，可以有效催化HER和OER。尽管已证实暴露的PO-Ni结构是主要的活性位点，但Ni@C和Ni-Nx也为PO-Ni/Ni-N-CNFs催化剂提供了部分活性。其次，PO-Ni/Ni-N-CNFs具有较高的比表面积(241.0 m2·g-1)，介孔结构和较大的总孔体积(0.21 cm3·g-1)，有利于上述活性位点的暴露以及电催化相关物种的快速传输。最后，高度石墨化的CNF网络结构不仅有利于电子快速传递，而且还提高了其催化稳定性。当用作全分解水催化剂时，PO-Ni/Ni-N-CNFs能够在碱性电解池、1.69 V电压下达到10 mA·cm-2的电流密度，同时具有出色的耐久性。理解催化剂中的主要活性位点将为开发用于电解水以及其它电催化过程的高性能双功能催化剂提供更多机遇。 文献链接： Partially oxidized Ni nanoparticles supported on Ni-N co-doped carbon nanofibers as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.06.071)
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