石墨烯碳基材料開發成高活性電催化劑研究進展

石墨烯碳基材料開發成高活性電催化劑研究進展

近日，中國科學院強磁場科學中心雙聘研究員，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心、化學與材料科學學院教授陳乾旺課題組以貴金屬銥摻雜的金屬有機框架材料作為前驅體，一步煅燒制備了氮摻雜的類石墨烯層包裹銥鈷合金核殼結構材料，在酸性電解質析氫反應中表現出高活性和高穩定性。

近年來，電解水制氫受到學術界廣泛關注，尋找廉價高效的非鉑電催化劑成為時下研究熱點。作為“明星材料”的石墨烯具有導電性好、耐腐蝕等優點，科研人員致力將其開發為高活性酸性析氫電催化劑。但很多碳基催化劑的活性與貴金屬相比還有很大的差距，如何將石墨烯碳基材料開發成高活性電催化劑是一個熱點課題。


銥鈷合金可向表面活性位點轉移電子。銥鈷合金表面包覆的氮摻雜石墨烯層類似于“鎧甲”，有利于防止合金內核被酸腐蝕。作為酸性析氫電催化劑（其中銥的含量僅為1.56wt.%），其塔菲爾斜率僅為23mV/dec，電流密度達到10mA/cm2時其過電位僅為24mV，顯示出與商用的20%Pt/C電催化劑可比的電催化析氫性能。密度泛函理論模擬計算發現，氮摻雜原子近鄰的碳原子是電催化反應的活性位點，銥的引入促進了電子向類石墨烯層表面遷移，降低了活性位點的氫吸附自由能。材料的表面結構表征和元素成分成像分析等揭示了氮元素摻雜量的增加以及銥元素在合金內核表面的富集有利于催化劑性能的提升。該研究為尋找更為廉價、高效的電催化析氫催化劑提供了新思路。


相關研究成果發表在《先進材料》上，博士研究生江鵬、陳繼堂、王長來為論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委、中科院和中國科大青年創新基金等的資助。

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網：http://www.jskyxmgl.com 權威發布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應用開發，產品加工的石墨專業廠家，專門為模具行業、機械行業、真空熱處理爐、電子半導體及太陽能光伏產業等提供石墨材料、石墨電極和相關的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關于石墨制品方面信息，可回本網站產品頁面詳細了解點擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具