青岛科技大学谢广文教授&姜鲁华教授：层层交替的负载型电催化剂用于高效电催化制氢
研究背景
氢气（H2）具有能量密度高、利用过程零排放、来源广泛等优点，被认为是替代传统化石燃料的可再生清洁能源的载体。电解水作为一种很有前途的环境友好型的制氢技术，而电解水的阴极析氢反应严重依赖于无法大规模推广的贵金属催化剂。过渡金属磷化物（TMPs）中具有负电性的P原子能通过捕获带正电荷的质子在析氢反应中发挥重要作用。非晶态材料由于其独特的结构和丰富的不饱和中心赋予了其优异的催化活性。此外，非晶态磷化物的制备可以通过打破有序晶体结构的化学计量限制来调节磷化物中的P含量。因此，开发非晶态磷化物有望克服较高的催化反应势垒，获得更高的活性的电催化剂。
图文解读
图1. 具有分层结构的Co-P/Ni-Fe-P/NF制备流程示意图
本文报道了一种具有分层结构的Co-P/Ni-Fe-P/NF电极，如图1所示，通过简单的化学镀和脱合金工艺，泡沫镍作为集流体和基底，分层交替沉积了Ni-Fe-P和Co-P合金薄膜。借助化学镀自催化反应的机制，利用脱合金工艺诱导合金薄膜的分散生长，形成了相貌各异的多层薄膜；多层化的合金薄膜降低了电荷传输的阻力，缩短了离子传输的距离，从而提高了复合薄膜电子运输与传质能力；复合形成的非晶相结构提供了大量的不饱和配位点作为活性位点促进了析氢反应的进行；Ni-Fe-P 合金与Co-P合金之间存在的电子相互作用提高了复合薄膜的催化活性。多层Co-P/Ni-Fe-P/NF电极在10 mA cm-2和100 mA cm-2的电流密度下，仅需要43.4 mV和113.6 mV的过电位，较低的Tafel斜率（56.5 mV dec-1）证明了其优异的反应动力学，在1 M KOM溶液中长达72小时持续稳定制氢，表现出杰出的长期耐用性。
文章信息
本文以“High performance of multi-layered alternating Ni–Fe–P and Co–P films for hydrogen evolution”为题发表在Green Energy & Environment期刊，通讯作者为青岛科技大学谢广文教授和姜鲁华教授。
扫码获取全文
https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.07.023
通讯作者简介
谢广文
谢广文，青岛科技大学教授，长期从事纳米材料、微晶与非晶态材料研究与应用，在纳米材料表面改性、非晶态催化材料等领域取得了许多创新性成果。近年来在《燃料化学》、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Engineering Journal、ACS Applied Materials & Interfaces等国内外期刊发表论文100余篇，获得中国发明专利4项。担任山东省化学化工学会新材料专业委员会主任，山东省复合材料学会理事。
主要研究方向：
1、纳米碳纤维的制备、表面改性与涂层、吸波性能研究。
2、负载型非晶态合金催化剂的制备及其应用研究
3、新型制氢催化剂的研究。
姜鲁华
姜鲁华，青岛科技大学特聘教授，山东省“泰山学者”特聘专家，硕士、博士生导师。致力于纳米电催化材料及其在能源和环境领域的应用基础研究。先后主持科技部973前期研究专项、中科院重点部署项目、中科院战略性先导子课题、国家自然科学基金、山东省重点研发计划等10余项。已发表SCI收录论文100余篇，他引3000余次，H指数34。连续四年入选Elsevier能源领域“中国高被引学者”（2014-2017年）。申请发明专利百余件。参与编写英文著作4部，译著1部。研究成果先后获国家自然科学二等奖（2014）、辽宁省自然科学一等奖（2013）、国防技术发明二等奖（2015）、辽宁省技术发明二等奖（2016）等多个奖项。
主要研究方向：
1.低铂/非铂电催化材料
2.光/电催化合成太阳燃料
3.环境纳米催化材料
撰稿：原文作者
编辑：GEE编辑部
往期推荐
| |||
| |||
| |||
|
| |||
| |||
|