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原位氧化技术制备层状α-NixFe1-x(OH)2/碳纳米管复合材料负载的Pt单原子催化剂
材料人测试客服小陈     2022-05-24 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
电解水制氢
关键性能:
Pt单原子结构和载体之间的电子转移有效提升了催化剂的OER和HER活性
产品介绍:

据郑州大学官网报道,2019级硕士研究生王丽明以第一作者身份在国际材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》发表题为“In Situ Anchoring Massive Isolated Pt Atoms at Cationic Vacancies of α-NixFe1-x(OH)to Regulate the Electronic Structure for Overall Water Splitting”的研究论文,该工作得到了张利利、马炜和周震等教师的指导,郑州大学为唯一单位。铂(Pt)基催化剂由于独特的电子结构和化学性质,在电解水制氢领域得到了广泛研究。然而,贵金属铂价格高和储量少限制了其规模化应用;并且,利用单一电催化功能的Pt基催化剂构建全解水系统耗时耗力。因此,开发对析氢反应(HER)和析氧反应(OER)兼具高效电催化性能的双功能、低Pt用量的催化剂,对于全解水领域具有重要意义。其中,Pt单原子催化剂的原子利用率高(接近100%),可以在提高HER活性的同时,大大降低Pt用量。同时,Pt单原子结构与载体之间的相互作用可以优化载体的电子结构,从而协同提高HER和OER性能,进而提升电解水效率。另外,具有较高的比表面积的层状过渡金属氢氧化物是一种优良的催化剂载体,但是具有完整结构的氢氧化物本征电催化活性较低,活性位点较少。层状氢氧化物与贵金属单原子结构的结合,可望提高催化剂本征活性和活性位点数量,从而提高全解水效率。在此背景下,研究团队利用简便温和的原位氧化技术制备了层状α-NixFey(OH)2/碳纳米管复合材料负载的Pt单原子催化剂。以H2PtCl6作为氧化剂,将α-NixFey(OH)2中的Fe氧化为FeOOH而在原来晶格中形成Fe空位。同时,H2PtCl6中的Pt被还原而被原位锚定在Fe空位上,从而在层状α-NixFey(OH)2纳米片表面形成稳定的Pt单原子催化剂,Pt的负载量可高达6.15 wt%。Pt单原子结构和载体之间的电子转移有效提升了催化剂的OER和HER活性。较高的太阳能-氢能转化效率也证明α-NixFe1-x(OH)2负载的Pt单原子催化剂具有良好应用前景。



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