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自模板法制备高性能析氢催化材料研究获进展

时间:2017-12-06 08:38:36来源:Materials Views网站

       Materials Views网站报道:在石油、天然气等不可再生能源日益短缺的当下,氢能作为一种理想的能源载体而备受瞩目。发展高效、稳定、清洁、廉价、大规模的制氢技术是当前氢能有效利用的关键。电解水制氢由于绿色环保、产品纯度高以及制氢效率高被认为是目前最具发展潜力的技术之一,而该技术的核心问题是如何大幅降低其电能消耗,其关键是如何有效降低电极上析氢反应的过电位,实现在低槽压下的大电流产氢。其中,开发廉价、易制备的高效电催化制氢材料是人们一直研究的热点。

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近日,中科院化学研究所胡劲松研究员课题组与南京师范大学戴志晖教授课题组共同在Advanced Materials杂志上发表题为“Self-Templated Fabrication of MoNi4/MoO3-x Nanorod Arrays with Dual Active Components for Highly Efficient Hydrogen Evolution”的研究论文(DOI: 10.1002/adma.201703311)。

研究人员巧妙地以泡沫镍为3D开放骨架和镍源,与钼酸铵一起,采用溶剂热反应首先制得NiMoO4纳米棒前驱体,再经低温氢气还原将NiMoO4部分转化为MoNi4MoO3-x双活性组分,从而成功制备了MoNi4/MoO3-x纳米阵列材料。得益于MoNi4MoO3-x双活性组分的协同作用,以及纳米阵列材料的大比表面积和三维导电网络等结构特征,当其用作析氢催化电极时能提供丰富的有效活性位点,并利于电荷的快速转移以及反应物、产物的迅速传输,表现出优异的析氢催化性能。在碱性(1 M KOH)条件下,达到10 mA cm-2电流密度仅需17 mV过电位,甚至只要114 mV便能获得500 mA cm-2的高电流密度;此外,将其作为阴极组装成两电极水分解装置时,获得30 mA cm-2的电流密度仅需1.60 V的水分解电压。

该成果为三维纳米阵列结构的可控构筑,以及高效析氢催化材料的研发开辟了新路径。

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