? 電催化劑界面電荷極化的同步輻射譜學解析取得進展 甘肃快3走势图200期|甘肃快3 200期走势图
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科研動態
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電催化劑界面電荷極化的同步輻射譜學解析取得進展
 發布時間:2018-10-24  大?。骸?A class="fontzoom" href="javascript:doZoom(20)">大

氧氣還原反應(ORR)和析氧反應(OER)在金屬空氣電池等能源轉化和存儲器件中是十分重要的反應。當前,貴金屬基催化劑雖然有著良好的性能,但由于其高昂的成本,大規模應用仍然受到了很大的限制。因此,非貴金屬基催化劑受到人們的廣泛關注。在這些非貴金屬基催化劑之中,摻雜缺陷碳基材料(DC)由于具有非常大的比表面積且較多暴露的活性位點而被廣泛應用于ORR反應之中,而過渡族金屬磷化物(TMP)OER反應中有著良好的表現。雖然基于TMPDC復合物的雙功能反應催化劑有著巨大的應用潛力,但是兩相結構界面間的電荷狀態還不明確,雙功能催過機制有待進一步探究。近期,中國科學技術大學國家同步輻射實驗室宋禮教授團隊設計了一種具有界面電荷極化的復合材料體系,構筑了氮摻雜碳包覆均勻磷化鈷納米顆粒的高效電催化材料,利用同步輻射譜學手段解析了來自界面電荷極化的高效催化激勵機制。相關結果發表于國際著名期刊Advanced Energy Materials,論文第一作者為博士生林運祥、楊麗和張友魁。

  

示意圖1氮摻雜碳包覆磷化鈷電催化劑的同步輻射解析

  

他們采用高分子水凝膠負載Co離子作為前驅體,在高溫下進行磷化反應,最終獲得具有界面電荷極化的磷化鈷/缺陷碳(CoP-DC)雜化催化劑。利用同步輻射的X射線吸收譜和光電子能譜對CoP-DC催化劑進行了系列表征,并與中國科學技術大學江俊教授課題組合作開展DFT理論計算,發現電子會從CoP遷移到DC端,在CoPDC界面之間形成電荷極化現象。這種極化現象進一步激勵復合結構在OERORR催化性能的大幅提升,最終促使該復合催化劑表現出十分優異的雙功能催化性能和長時間的穩定性。詳細研究結果發表在Adv. Energy Mater.2018, 1703623,并被Materials Views China新聞通訊(http://www.materialsviewschina.com/2018/08/29818/)。

  

以上研究工作得到了科技部重點研發計劃和青年973、國家自然科學基金、中組部青年千人計劃、中科院百人計劃、合肥大科學中心、納米科學卓越中心、南開大學先進能源材料化學教育部重點實驗室、浙江師范大學先進催化材料教育部重點實驗室和浙江省固體表面反應化學重點實驗室等項目和機構的資助。

 

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