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化学化工学院何荣幸教授课题组在电催化材料设计领域取得新进展
发布时间: 2019-11-19 16:41:46   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

近日,化学化工学院何荣幸教授课题组在催化领域国际知名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(影响因子:14.229)上发表题为“Regulating Electron Density of NiFe-P nanosheets Electrocatalysts by a trifle of Ru for High-efficient Overall Water Splitting”(采用微量Ru调节NiFe-P纳米片电催化剂电子密度的策略实现高效全水解)的文章。西南大学为该成果的第一通讯单位,何荣幸教授为通讯作者,何荣幸教授指导的2017级硕士研究生渠美娇为第一作者。



由于能源危机和环境问题,氢气作为一种高能量密度、无毒无污染的新型可再生能源,得到了大家的广泛关注。电解水制氢纯度高、成本低,成为更有潜力的制氢方法,但在电解水过程中存在极大的过电位。因此,人们需要设计并合成价格低廉、高催化活性且稳定性好的阴极和阳极催化剂来尽可能降低电解水的过电位。同时,用同一电催化剂在电解槽中作为阴、阳两极,更有利于降低催化体系污染,简化系统,降低生产成本,实现工业应用。

在过去几年的研究中,过渡金属磷化物(TMPs)由于其低廉的价格和较好的催化性质成为一类非常有潜力的电解水催化剂。但是它固有的一些缺点限制了该类催化剂的进一步应用。例如催化剂表面的活性位点不够丰富,每个活性位的活性有限以及有待提高的导电性,这也是很多催化剂共有的缺陷。而钌作为一种d轨道电子丰富的铂族元素,价格仅为铂的4%。因此,该工作将微量的钌掺杂到偏磷酸镍铁中用以调控其表面电子密度,电化学测试表明该方法极大地提高了该材料的催化性能。DFT计算表明,偏磷酸镍铁表面P为吸附氢的位点,而钌掺杂后,Ru位点具有更小的|GH*|,不仅降低了原P位的|GH*|,同时还极大提高了材料的导电性,从而使该材料具有优异的催化性能。这种通过微量钌掺杂调控电子密度的策略可以为将来设计新的高效催化剂提供指导。

该研究成果得到了广泛关注,并受邀在微信公众号“研之成理”上进行了详细解读和报道

(链接:https://mp.weixin.qq.com/s/x1dz8GGl_cI-RRCpvnmhGw)。

该研究工作得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金等项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118324