泡沫镍表面生长三维钴锰硫化物纳米片:双功能水裂解电催化剂

文章概述

低成本、高效率、双功能(析氧反应OER和析氢反应HER)电催化剂的开发是可再生能源领域的重要课题之一。电催化水裂解制氢被认为是最有前景和最可行的清洁氢燃料生产技术。贵金属等常见电催化剂成本过高,资源有限,阻碍了催化水裂解制氢的商业化。通过调控化学组分和优化纳米结构,获得同时具备高活性HER和OER功能的电催化剂,是当下的研究热点之一。暨南大学袁定胜等人在泡沫镍表面生长了三维钴锰硫化物纳米片(CMS/Ni)复合材料,这种结构大大提高了电化学活化面积和电流传输效率,同时由于Co和Mn双金属元素的协同效应,在碱性介质中,CMS/Ni复合材料的OER和HER活性相比纯Co9S8/Ni 和或 MnS/Ni材料显著提高。此外,以CMS/Ni为电催化剂的双电极系统能在1.47V电压条件下工作,因此能有效被商用干电池(1.5V)兼容。

文章引用信息

Jingwei Li . Weiming Xu . Jiaxian Luo . Dan Zhou . Dawei Zhang . Licheng Wei . Peiman Xu . Dingsheng Yuan,Synthesis of 3D Hexagram-Like Cobalt–Manganese Sulfides Nanosheets Grown on Nickel Foam: A Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting. Nano-Micro Lett.(2018)10:6.https://doi.org/10.1007/s40820-017-0160-6

此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2018年第10卷第1期,详情请阅读全文,可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站(http://nmsci.cn)。

作者简介

袁定胜,男,博士,教授。从事新型碳材料和氧化物的合成及其电化学性能的研究。2007年3-12月,作为教育部青年骨干教师出访中山大学光电材料与技术国家重点实验室,从事碳基新型电催化剂的研究,主要用于阳极催化剂。2007年12月-2008年12月,在新加坡南洋理工大学从事博士后研究工作。近五年来发表的研究论文被SCI收录共27篇, 被EI收录22篇。共申请专利7项,其中已授权3项,并有公开专利2项,其中2项申报中。主要成果发表在一些国际著名专业期刊上。近三年,在国家基金委与广东省联合基金(U0734005,碳与合金复合储氢材料的构建和性能)以及国家自然科学基金(20876067,金属氧化物嵌入多孔炭球的结构构建与超电容性能的研究)资助下,主要研究能量储存和转换。采用金属有机框架聚合物(metal-organic coordination polymers: MOCPs)炭化技术,原位模板法,水热和溶剂热的方法,制备新型碳材料,取得了阶段性的成果,积累了丰厚研究基础。同时也展开了用模板法和微波法合成碱金属氧化物的研究,其中氧化铋和五氧化二钒储能性能特别优异,有望代替现有贵金属氧化物。

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图文导读

方案 1  CMS/Ni 的合成过程方案

图 1  CMS/Ni的表征结果:a-c) 不同放大倍数的SEM图,d) TEM图,e) HRTEM图,f)  元素的Mapping图,g-i) XPS谱图

图 2  CMS/Ni, Co9S8/Ni, MnS/Ni的 a) 极化曲线 , b) 塔菲尔图, c) 电流密度图,d) 计时电流曲线

图 3  a) 极化曲线 , b) 塔菲尔图,c) 计时电流曲线 ,d) 1000次循环前后的极化曲线

图 4  a) CMS/Ni//CMS/Ni, 50 wt Pt/C/Ni//RuO2/Ni 和 Ni//Ni 整体分解水的极化曲线,b) CMS/Ni//CMS/Ni的电位滴定曲线

Nano-Micro Letters《纳微快报》


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