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开运体育官方网站入口:开运体育官方网站入口教师在国际知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上发表研究论文(图)

来源:工开运体育官方网站入口 发布日期:2024-04-09

  近日,开运体育官方网站入口工开运体育官方网站入口材料科学与工程系陈光良教授(第一通讯作者)以开运体育官方网站入口为第一单位在化学领域知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》(中科院一区TOP,IF:9.9)上,发表题为 “Fabric-like rhodium-nickel-tungsten oxide nanosheets for highly-efficient electrocatalytic H2 generation in an alkaline electrolyte” 的研究文章。

  作为一种绿色、零碳排放的能源,氢气有望成为未来主要的清洁能源之一。目前,在碱性介质中利用绿电过剩能电解水被认为是生产高纯度氢气的理想绿色方案,对氢燃料电池发展和普及具有重要推动作用。然而,构建适用于工业大电流、高性能电极材料仍是电解碱水制氢领域的技术难题。近年来,尽管在高性能电催化电极材料领域有一定突破,但是报道的非贵金属催化剂的电催化活性仍低于标杆贵金属电极。同时,析氢铂基贵金属电催化剂在地球上的储量较低,无法大规模产业化。因此,迫切需要研制低成本、高效能的电催化材料来实现规模化生产高纯氢气,为我国早日实现双碳目标提供助力。

  针对以上问题,陈光良教授团队采用等离子体辅助一步水热法制备了一种新型高效析氢(HER)电催化剂-纤维状Rh2O3-NiWO4纳米薄膜。该方法首先用空气介质阻挡放电(DBD)等离子体对清洗后的泡沫镍进行了改性(PNF),提供了丰富的反应中心和加强了PNF与催化剂之间的结合强度。然后,用一步水热法合成了两相异质结构的Rh2O3-NiWO4,由于催化剂在异质结构上暴露了丰富的活性中心,因此具有具有优秀的HER活性,在1.0M KOH中,电流密度为10 (J10)和1000 (J1000) mA cm?2时的过载电势分别只需要19 mV和293 mV,催化剂的塔菲尔斜率仅为(18 mV dec?1),电催化活性远超标杆铂基电极材料。同时,制备的Rh2O3-NiWO4表现出超稳定的HER性能,续航100 h时后电流密度(J100)仅下降7.69%。理论计算结果表明:Rh2O3-NiWO4两相异质结构在费米能级附近具有较高的电子态密度和较低的吉普斯自由能(ΔGH*),表现出较好的HER性能。这项工作为开发高性能、低成本的过渡金属氧化物基电催化电极材料提供了一种新方法新技术,具有较强的普适性。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.060

  通讯员:张群

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