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核壳结构CuO@Ni/NiFe氢氧化物纳米阵列的制备及其在催化电解水中的应用

发布日期:2019年09月02日  作者:刘云花  编辑:化工学院  文章点击量:

 

 

 

氢气(H2)作为清洁燃料被认为是化石燃料最具潜力的替代能源。但是目前全球90%以上的H2仍然来自化石燃料的裂解,没有从根本上解决能源稀缺和环境污染问题。因此,迫切需要构建有效的可持续的制氢方法。近年来,利用太阳能、风能等可再生能源发电来电解水制氢的技术得到了广泛的关注和研究,极大地促进了氢能作为清洁能源的转化利用,包括氢燃料电池技术。众所周知,铂基和钌基材料具有高催化活性和低塔菲尔斜率而被认为是最佳的催化HER和OER的催化剂。但是其昂贵的价格以及有限的自然储量限制了其在实际生产生活中的广泛使用。因此,近年来大量非贵金属基电催化剂引起了广泛的研究,比如过渡金属化合物:硫化物、碳化物、磷化物、氢氧化物等。

围绕研发廉价高效的双功能电解水催化剂,刘云花小组成员通过常温化学氧化-煅烧和室温Galvanic反应在Cu片上原位制备了核壳结构的CuO@Ni/NiFe氢氧化物纳米阵列作为电解水的双功能催化剂。该催化剂具有较大的比表面积和良好的导电性,在碱性条件下表现出良好的OER和HER催化性能。在两电极电解水体系中,起始电位为1.50 V,在1.73 V电流密度达到了40 mA cm-2

在该体系中CuO纳米线的引入可以提高铜基底的比表面积,金属镍的引入增加了材料的导电性,这些都有利于增强材料的催化性能。另外通过PB快速引入铁,进一步增加了材料的催化活性位点。从而构建了具有良好的OER和HER催化活性的双功能电催化剂材料。相关工作近期在能源与燃料综合类TOP期刊《Electrochimica Acta》上在线全文发表,影响因子5.116。

全文详见

Y Liu, Z Jin, X Tian, X Li, Q Zhao, D Xiao, Core-shell copper oxide@ nickel/nickel–iron hydroxides nanoarrays enabled efficient bifunctional electrode for overall water splitting. Electrochimica Acta, Volume 318 (2019), 695-702.https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.06.067

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