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羟基氧化铁三维电极催化分解水取得进展

时间:2017-11-23 10:14来源: 作者: 点击:

 

利用电催化分解水制备氢气并代替传统的化石能源是解决当前能源危机和环境污染的潜在途径之一。长期以来,水氧化半反应被认为是整个水分解过程的瓶颈所在,因此开发基于非贵金属氧化物的高效、稳定的析氧催化剂对于电催化分解水具有重要的现实意义。近期,精细化工国家重点实验室孙立成团队的李斐副教授在该领域取得重要研究进展。

FeOOH是一种廉价的电催化水氧化催化剂,然而其活性主要受到低导电性的制约。为了提高FeOOH的催化性能,他们用电沉积方式将FeOOH负载到以沸石咪唑骨架ZIF-8为模板所衍生的多孔碳材料(NPC)表面,并以泡沫Ni (NF)为基底构建三维立体FeOOH/NPC-NF复合电极。该电极在碱性水溶液中(1.0 M KOH)展现出优异的电催化产氧性能和稳定性,催化电流达到100 mA cm-2时所需要的过电位仅为230 mV, Tafel斜率为33.8 mV dec-1,是目前基于FeOOH活性最高的电催化剂。FeOOH/NPC-NF材料的高催化活性主要得益于多孔碳载体出色的导电能力和高比表面积。此外,Ni基底表面氧化所生成的NiO能够渗透多孔碳与FeOOH发生接触,从而推测在催化过程产生Fe-Ni协同效应。以上相关成果主要由博士研究生杜健完成(Advanced energy materials 2017, doi:10.1002/aenm.201702598)

 

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