通过优化氮化物的析氢反应(HER)途径来提高反应动力学是氮化物改性的重点.本工作创造性地采用P-阴离子和Ce-阳离子的共掺杂策略构建了P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极.该P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极在200 mV过电位下的电流密度(340 mA cm^(−2))是商业P...通过优化氮化物的析氢反应(HER)途径来提高反应动力学是氮化物改性的重点.本工作创造性地采用P-阴离子和Ce-阳离子的共掺杂策略构建了P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极.该P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极在200 mV过电位下的电流密度(340 mA cm^(−2))是商业Pt/C@NF电流密度(174 mA cm^(−2))的两倍.理论计算表明,与FeNi_(3)N/NF的单个Ni活性位点不同,P,Ce-FeNi_(3)N/NF利用双活性位点(Ni和P)机制极大地优化了碱性HER过程中的反应动力学.此外,组装的NiFeCe-LDH/NF||P,Ce-FeNi_(3)N/NF电池仅需要1.537 V的电压即可实现500 mA cm^(−2)的高电流密度.这项工作从反应路径优化和反应动力学改进的角度为实现氮化物优异的电催化性能提供了一种新策略.展开更多
近年来,具有独特电子效应和协同效应的异质界面工程策略在扩展催化功能和提高本征活性方面显示出较大的应用潜力.其中,具有晶型/无定形(c/a)异质结构的电催化剂,由于结构上的巨大差异,展现出显著的催化活性.然而,c/a-异质界面的可控调...近年来,具有独特电子效应和协同效应的异质界面工程策略在扩展催化功能和提高本征活性方面显示出较大的应用潜力.其中,具有晶型/无定形(c/a)异质结构的电催化剂,由于结构上的巨大差异,展现出显著的催化活性.然而,c/a-异质界面的可控调控及其与电催化性能的内在联系仍缺乏系统研究.因此,本文采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,合成了具有可调控c/a异质界面的q-CoPS材料,并将其应用于碱性整体水分解.同时,通过控制淬火的初始温度,实现了对CoPS纳米棒中c/a比例的有效调控.一般来说,在晶型材料中,表面催化往往发生在固定的晶面上.而无定形材料可以同时满足体积和表面的催化.同时,无定形材料具有柔韧性,在催化反应过程中可以转化为任何需要的其他形式,因此在耐腐蚀方面也具有较好的自愈性能.此外,无定形材料还具有丰富的缺陷,运用缺陷工程可以带来一定的性能提升.因此,二者的协同作用可以提升催化剂的催化性能.本文创新性地提出了通过改变淬火初始温度对CoPS纳米棒中c/a比进行调控.采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,成功制备了具有独特c/a-CoPS核壳异质结构的q-CoPS纳米棒.随着淬火初始温度的升高,无定形CoPS壳的面积也在逐渐增大.这可能是由于处于非平衡状态的磷硫化物在超低温液氮中突然淬火,处于热运动的Co,P和S原子会迅速冷却,趋向于形成无序的CoPS无定形材料.值得注意的是,制备得到的q-CoPS纳米棒具有合适的c/a含量比,提供了丰富的c/a界面活性位点,并优化了Co位点的电子构型.在析氢反应(HER)中,q-CoPS/CF仅需90 m V的过电位即可以达到1000 m Acm^(-2)的工业级电流密度,结果优于先进的Pt/C.同时,q-CoPS/CF在肼氧化反应(HzOR)中,仅0.06 V时即可实现1000 m Acm^(-2)的电流密度.密度泛函理论计算表明,在HER和HzOR中,界面处的Co原子的内在活性远�展开更多
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文摘通过优化氮化物的析氢反应(HER)途径来提高反应动力学是氮化物改性的重点.本工作创造性地采用P-阴离子和Ce-阳离子的共掺杂策略构建了P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极.该P,Ce-FeNi_(3)N/NF电极在200 mV过电位下的电流密度(340 mA cm^(−2))是商业Pt/C@NF电流密度(174 mA cm^(−2))的两倍.理论计算表明,与FeNi_(3)N/NF的单个Ni活性位点不同,P,Ce-FeNi_(3)N/NF利用双活性位点(Ni和P)机制极大地优化了碱性HER过程中的反应动力学.此外,组装的NiFeCe-LDH/NF||P,Ce-FeNi_(3)N/NF电池仅需要1.537 V的电压即可实现500 mA cm^(−2)的高电流密度.这项工作从反应路径优化和反应动力学改进的角度为实现氮化物优异的电催化性能提供了一种新策略.
文摘近年来,具有独特电子效应和协同效应的异质界面工程策略在扩展催化功能和提高本征活性方面显示出较大的应用潜力.其中,具有晶型/无定形(c/a)异质结构的电催化剂,由于结构上的巨大差异,展现出显著的催化活性.然而,c/a-异质界面的可控调控及其与电催化性能的内在联系仍缺乏系统研究.因此,本文采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,合成了具有可调控c/a异质界面的q-CoPS材料,并将其应用于碱性整体水分解.同时,通过控制淬火的初始温度,实现了对CoPS纳米棒中c/a比例的有效调控.一般来说,在晶型材料中,表面催化往往发生在固定的晶面上.而无定形材料可以同时满足体积和表面的催化.同时,无定形材料具有柔韧性,在催化反应过程中可以转化为任何需要的其他形式,因此在耐腐蚀方面也具有较好的自愈性能.此外,无定形材料还具有丰富的缺陷,运用缺陷工程可以带来一定的性能提升.因此,二者的协同作用可以提升催化剂的催化性能.本文创新性地提出了通过改变淬火初始温度对CoPS纳米棒中c/a比进行调控.采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,成功制备了具有独特c/a-CoPS核壳异质结构的q-CoPS纳米棒.随着淬火初始温度的升高,无定形CoPS壳的面积也在逐渐增大.这可能是由于处于非平衡状态的磷硫化物在超低温液氮中突然淬火,处于热运动的Co,P和S原子会迅速冷却,趋向于形成无序的CoPS无定形材料.值得注意的是,制备得到的q-CoPS纳米棒具有合适的c/a含量比,提供了丰富的c/a界面活性位点,并优化了Co位点的电子构型.在析氢反应(HER)中,q-CoPS/CF仅需90 m V的过电位即可以达到1000 m Acm^(-2)的工业级电流密度,结果优于先进的Pt/C.同时,q-CoPS/CF在肼氧化反应(HzOR)中,仅0.06 V时即可实现1000 m Acm^(-2)的电流密度.密度泛函理论计算表明,在HER和HzOR中,界面处的Co原子的内在活性远�
