摘要:爲此,作者通過一種簡便的水熱方法在泡沫鎳基底上原位合成了垂直排列的CoTe和NiTe納米陣列,(標記爲CoTeNR /NF和NiTeNR / NF),並研究了該催化劑用於全解水電化學性能。通過實驗表徵與密度泛函理論計算相結合,揭示了CoTeNR/NF催化劑的OER活性位點來源於電化學反應過程中原位生成的CoOOH (1014) 物種。

電解水是一項非常重要的產氫技術,而氫氣被認爲是傳統化石燃料最佳的替代品。析氧反應(OER)和析氫反應(HER),作爲電解水的兩個半反應,決定了水裂解的整體效率。目前,研究人員已經做了許多工作來開發有效的電催化劑,從而減少過電位改善兩個反應的速率。目前,最有效的OER催化劑是IrO2或RuO2,商業化的HER催化劑是Pt基貴金屬。但是,貴金屬高昂的成本是制約其商業化發展的主要原因。因此,開發非貴金屬基電催化劑用於電解水有重要的研究意義。近年來,非貴金屬OER和HER催化劑的研究已經取得了重大的進展。其中金屬硫族化合物具有優異的催化性能,而碲作爲一種硫族元素,具有比其他硫族化合物(如O,S和Se)更優良的內在導電性。

近日,北京化工大學曹達鵬教授(通訊作者)和程道建教授(通訊作者)在Small Methods 上成功發表 Active Site Identification and Evaluation Criteria of In Situ Grown CoTe and NiTe Nanoarrays for Hydrogen Evolution and Oxygen Evolution Reactions”的論文。論文第一作者楊柳和許昊翔博士。開發有效的非貴金屬雙功能析氧(OER)析氫(HER)電催化劑對於全解水是至關重要的。爲此,作者通過一種簡便的水熱方法在泡沫鎳基底上原位合成了垂直排列的CoTe和NiTe納米陣列,(標記爲CoTeNR /NF和NiTeNR / NF),並研究了該催化劑用於全解水電化學性能。結果顯示CoTeNR / NF催化劑表現出優異的OER活性,在100 mA cm-2過電勢僅爲350 mV。同時,該催化劑也具有優異的HER活性,在202 mV過電位便可達到10mA cm-2的電流密度。通過實驗表徵與密度泛函理論計算相結合,揭示了CoTeNR/NF催化劑的OER活性位點來源於電化學反應過程中原位生成的CoOOH (1014) 物種。並針對鹼性HER活性提出一種新的理論評估標準,即使用 H2O吸附能、H2O解離勢壘和H2/OH-脫附能共同作爲指標。與傳統的單變量H吸附能作爲評價標準相比,新的評價準則更加準確和完善,能夠更有效地評估催化劑的鹼性HER活性。

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