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科研動態
南京大學在磁性拓撲材料Mn(SbxBi1-x)2Te4體系研究實現突破[2019-11-25]
浙江大學在低載流子濃度近藤晶體研究中取得新進展[2019-11-18]
氣相輸運重構合成分子篩研究取得進展[2019-11-15]
我室在原位同步輻射探究酸性電催化析氧反應中間體的研究取得進展[2019-10-25]
合肥光源用戶在碳基催化劑電催化析氫研究取得新進展[2019-10-23]
同步輻射吸收譜解析層狀電催化的相調控和異質原子摻雜效應[2019-10-08]
中國科大在調控表面手性分子反應動力學方面取得進展[2019-09-19]
我室在二氧化釩相變調控研究中取得新進展[2019-09-18]
我室在三元層狀過渡金屬硫族化物及其應用研究取得進展[2019-07-23]
中國科大在表面科學頂級綜述期刊上發表長篇綜述[2019-07-03]
我室在高曲率碳負載鉑單原子高效析氫方面研究取得進展[2019-06-06]
高分子結晶理論模型展望[2019-06-03]
同步輻射吸收譜解析層狀電催化的相調控和異質原子摻雜效應
 發布時間:2019-10-08  大小:【


氫氣因其高能量密度、燃燒產物清潔等優點被寄予厚望。電催化產氫HER具有無污染,操作簡單,氫氣純度高等優勢,是一種理想的產氫方式。以鉑族貴金屬為代表的催化劑其展現出的高效的催化性能為H2作為可持續發展的能源載體點燃了希望,但是其稀有性迫使人們意識到更多、更高效的非貴金屬基電催化劑亟待發掘。層狀二硫化鉬(MoS2)在過去數年內作為優異的HER電催化劑涌現出來,研究發現其活性來源于邊緣位點,其面內結構是催化惰性的。此外,MoS2堿性條件下的催化性能差強人意,當前更為成熟的工業電催化產氫希望其在堿性條件下能夠實現超高效催化。因此,著力暴露更多的邊緣位點和活化面內結構來得到高催化活性是最為直接的手段。


基于上述認識,中國科學技術大學同步輻射實驗室宋禮教授課題組設計在過渡金屬鈷引入MoS2面內,通過改變其面內電子態來達到優化其堿性條件下HER動力學過程。借助同步輻射譜學技術確認了Co-O-Mo結構的形成,實現了Co/O雙異質原子摻雜新材料體系。電催化性能測試發現,摻雜催化劑的TOF值在200 mV過電位下可以達到6.65 H2 s-1。理論計算表明,摻雜結構與載體碳納米管之間的強電子耦合提升了水裂解步驟(Volmer step)的動力學過程,從而獲得了高催化活性。


圖:Co/O雙摻雜MoS2電催化劑及同步輻射X-ray吸收譜表征


相關結果發表于國際著名期刊ACS Nano (2019DOI: 10.1021/acsnano.9b05714)全文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b05714#。 以上研究工作得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、中組部青年千人計劃、合肥大科學中心、納米科學卓越中心等項目和機構的資助。


 

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