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中科大减少电催化剂“铁流失”
2019-07-05作者:浏览次数:13
7月3日,记者从中国科学技术大学得知,该校俞书宏教授团队和高敏锐教授课题组经过对传统普鲁士蓝(PBA)材料中止氮气等离子体轰击,成功研制了一种富含氰基空位的高效析氧反响催化剂。这种氰基空位不只能够调理PBA材料的局域电子结构和金属配位环境,还能够高效抑止铁活性物种在电循环过程中的流失。相关研讨成果日前发表在《自然·通讯》上。

析氧反响(OER)是光/电解水和金属空气电池等新能源存储与转化器件的关键半反响。展开低价高效的析氧反响电催化剂,进一步降低电极过电势、提升器件能量效率是非常具有应战性的课题。材料缺陷工程能够调理催化剂的电负性、电荷分布以及配位环境,被以为是一种有效提升催化剂性能的战略。设计新型缺陷结构,营造新的活性位方式,有望进一步优化既有催化材料的催化性能。

研讨人员以钼酸镍纳米棒为模板,首先制备出多孔的镍铁基PBA材料,随后对其中止氮气等离子体轰击,即可得到富含有氰基空位的PBA催化剂。经过多种表征伎俩,例如高分辨透射电镜、正电子湮灭技术、元素含量分析、以及尾气吸收检测等,确认这种新型氰基空位的构成。

电化学测试显现,经过氮气等离子体轰击60分钟的PBA样品,表现出最好的析氧反响活性,远优于其它高效的析氧反响催化剂,结构分析标明,这种高的析氧反响活性来源于氰基空位诱导产生的不饱和镍铁位点。进一步发现,不含氰基空位的PBA材料的铁活性物种会逐渐溶解到电解液中。与之构成鲜明对比的是,含有氰基空位PBA会大幅度抑止铁活性物种的流失,从而在析氧反响循环过程中自重构构成高活性的表面活性层,进而招致优秀的OER活性和稳定性。

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