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我院王蕾教授團隊在國際能源期刊Advanced Energy Materials發表最新研究成果2024-03-25    文字:


電解水制氫由于具有制備純度高、過程無污染等優勢備受矚目。催化劑酸性條件下的析氫性能(HER)具有較好的活性,但催化劑在酸性環境中,特别是工業級電流密度下的腐蝕限制了其穩定性。目前,鉑(Pt)基催化劑被認為是最有效的催化劑之一,被廣泛應用于工業生産中。然而,貴金屬稀缺且穩定性較差的特點制約了電解水制氫的大規模工業化應用。因此,如何設計一種在酸性介質中工業級電流密度下,低貴金屬使用的催化劑成為了研究重點。為此,王蕾教授團隊選擇WO3作為Pt納米顆粒載體,采用Co摻雜和NH3處理,在減少Pt用量的同時極大提升了催化劑的活性和穩定性。所制備的Pt/N-CoWO3催化劑在酸性介質中12 A cm-2的電流密度下過電位僅為94108 mV;更重要的是,該催化劑在1 A cm-2的電流密度下穩定運行2000 h,這是迄今為止報道的酸性條件下最佳的HER性能的催化劑。實驗和理論計算結果表明,Pt-N/O鍵的生成有效提升了活性物質Pt的穩定性,Co的引入調控了催化劑形貌,增強了催化劑的物理穩定性。CoN協同作用,有效提升了催化劑的整體性能。這項工作為開發酸性條件下長期運行、多功能位點協同的高活性析氫催化劑開辟了新的途徑。

 

相關工作發表在國際能源領域期刊Advanced Energy Materials(影響因子:27.8),題為“Modulating Pt-N/O Bonds on Co-doped WO3 for Acid Electrocatalytic Hydrogen Evolution with Over 2000 h Operation”。論文第一作者為我校澳门京葡娱乐网博士研究生陳恒一,碩士研究生于繼棟和西安大略大學Lijia Liu,武利民教授,王蕾教授和高瑞廷研究員為共同通訊作者。該工作得到科技部重點研發計劃納米專項、國家自然科學基金、内蒙古自治區草原英才計劃項目的支持。

論文鍊接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202303635

 

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