在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS应用能源材料亚博网站下载,研究人员讨论了增强的析氢反应(她)通过调节金属/氧化物异质结构。
研究:调控异质结构的金属/氧化物增强的析氢反应。图片来源:Anusorn Nakdee / Shutterstock.com
背景
电化学水分裂是一种有效、安全、和长期生产氢的方法,这是一种最吸引人的可再生燃料。为了避免酸雾的有害影响,并防止电解槽腐蚀,碱性水电解被频繁使用。然而,由于效率低的水分离,她在碱性介质的催化活性明显低于在酸性介质。金属的协同影响杂交与氧化是一种有效的方式来提高她的活动。
尽管有巨大的进步,稀疏的报告可以在优化界面的金属/氧化物的最好的金属和氧化物之间的相互作用。因为数量的金属/氧化物活跃网站和内在活动高度依赖异质结构,控制金属/氧化物界面结构来提高她的表演是非常可取的。镍基化合物最近的兴趣由于其廉价的成本,丰富和高催化活性。
关于这项研究
在这项研究中,作者讨论了镍/ NiO界面结构的调整及其对她的影响的活动。隔行倪nanosheets,大量的蠕虫NiO nanoflakes生成。由于其良好的性能和易于制造、电镀镍被选为研究模型检查监管和金属/氧化物异质结构的影响。阳极NiF2变成了NiO与较低的微晶大小的多孔膜在空气中退火。电化学循环1 m KOH辅助Fe-doped和非晶态镍的氢氧化物的生产。化学沉淀的方法被用来创建一个极薄的氧化镍涂层阳极氧化镍箔。
该团队使用三个过程:退火、电化学氧化、化学沉淀,NiO与多样化的形态和表面化学状态倪。Ni / NiO-ec Ni / NiO-an和Ni / NiO-cp名字给准备的Ni / NiO混合动力车。
研究人员使用兴奋剂和碳涂层等方法提高镍的性能/ NiO-cp和证明的潜力控制化学沉淀制备高效且经济有效的催化剂。
观察
马chrono-potentiometric测试10厘米2透露,Ni / NiO-cp有良好的稳定性,增加了29日的过电压mV后12小时。一对氧化还原峰与镍之间的相互作用有关2 +和倪3 +被观察到。稳定性试验后,氧化镍2 +/倪3 +从117.6改为110.1 mC。镍/ NiO-cp有0.38小时的最大可能的高原期对0.05 h Ni / Ni / NiO-an NiOec和0.02小时。
控制成核速率和NiO导致镍/ NiO-cp方向发展。大量的氧空位被发现在Ni / NiO-cp,很多表面羟基的物种,和很多金属/氧化物接触。H2O分子吸附、电解质渗透和质子运输被增强。Ni / NiO-cp最好的发现她的活动,这是与许多蠕虫NiO nanoflakes装饰,含水氧化物,最自然,最丰富的镍/ NiO界面面积,最大的氧气空位浓度,改善结构的灵活性。
马过电压达到10厘米2Ni / NiO-ec、镍/ NiOan和Ni / NiO-cp,分别是102,103,和72 mV,明显低于electro-deposited镍。metal-O债券、羟基和氧气空缺从O deconvoluted 1 s光谱产生三个峰值为529.2,531.0,和531.8 eV。修改的等效相比,她的过电压提供马10厘米2降低了124 mV。在大电流,即。马,> 100厘米2的性能特征,Ni / NiO-cp比Pt / C。
结论
总之,本研究调查了结构活性连接和金属/氧化物界面结构的优化。一个简单而精确控制化学沉淀过程被用于制造镍/ NiO-cp。受监管的成核率允许优惠NiO增长。在面向垂直倪nanosheets,许多蠕虫NiO nanoflakes逐渐形成。Ni / NiO-cp更好显示她的表演由于网站更容易活跃,较低的能量势垒Volmer通路,更灵巧的质子转移。在高电流,催化活性镍/ NiO-cp被发现比Pt / C。
作者强调的知识探索和金属/氧化物混合platinum-free她催化剂的发展有益。他们也相信简单的控制技术及构效关系中描述这项研究是有用的在寻找低成本、高效的催化剂。
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源
元,Z。,姚明,X。张,G。,等。调节异质结构的金属/氧化物增强的析氢反应。ACS应用能源材料(2022)。亚博网站下载
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.1c03970
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