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納米材料界的“神雕俠侶”!段鑲鋒與黃昱夫婦最新EES
來源: 時間:2024-03-04 11:25:36 瀏覽:1991次

第一作者:Xiaoyang Fu
通訊作者:段鑲鋒教授、黃昱教授、Philippe Sautet教授
通訊單位:美國加州大學洛杉磯分校
DOI: 10.1039/d3ee02981f.



研究背景



利用肼氧化反應(HzOR)取代傳統電解過程中緩慢的析氧反應(OER),極大降低了綠色制氫所需的電壓和能耗,同時有助于去除工業廢水中的有害致癌物。其中,釕(Ru)基電催化劑對HzOR反應很有效,并且對肼電氧化的過電位最低。理論和實驗研究表明,Ru表面可能會促進N-N鍵的不良斷裂,導致氨作為潛在的副產物,不完全氧化肼不僅有害,而且降低了其利用效率。研究發現,Ag可以顯著增加N-N鍵斷裂的自由能壘,防止氨副產物的形成,但是Ag不利于N-H鍵的斷裂,不適合電催化HzOR。肼輔助水電解為低壓制取H2提供了一條有吸引力的途徑,同時減少了有害的肼環境污染物。基于此,加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授和黃昱教授聯合Philippe Sautet教授等人報道了一種Ru修飾銀納米顆粒(Ag NPs)的合成策略,即Ru@Ag NPs,其中Ag-Ru界面作為肼氧化反應(HzOR)和析氫反應(HER)的高效雙功能電催化劑。



文章要點



1、測試發現,Ru@Ag NPs電催化劑具有較低的過電位、較高的質量活性(MA)和高選擇性的肼氧化成N2等性能。密度泛函理論(DFT)計算表明,Ag-Ru界面具有更高的N-N鍵劈裂勢壘和更容易的N2脫附,有助于電催化活性和選擇性。同時,由于更有利的氫脫附,也觀察到改善的HER性能。
2、通過使用Ru@Ag NPs作為HzOR和HER的電催化劑,肼輔助水電解槽在16 mV的超低電壓下具有100 mA cm-2的電流密度,在0.45 V的電壓下具有983±30 mA cm-2的電流密度,并且沒有任何IR補償。此外,時間電位測定(CP)證實,其在110 h內的穩定運行。



圖文展示




1.結構表征

2.單電極電化學性能

3.肼輔助水電解性能測試

4.DFT計算
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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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