文献类型：期刊文章

作　　者：Adel Al-Salihy[1] 梁策[1] Abdulwahab Salah[2] Abdel-Basit Al-Odayni[3] 卢子昂[1] 陈孟新[1] 刘倩倩[1] 徐平[1]

Adel Al-Salihy;Ce Liang;Abdulwahab Salah;Abdel-Basit Al-Odayni;Ziang Lu;Mengxin Chen;Qianqian Liu;Ping Xu(MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage,School of Chemistry and Chemical Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,Heilongjiang,China;National and Local United Engineering Laboratory for Power Batteries,Faculty of Chemistry,Northeast Normal University,Changchun 130024,Jilin,China;Department of Restorative Dental Science,College of Dentistry,King Saud University,P.O.Box 60169,Riyadh 11545,Saudi Arabia)

机构地区：[1]哈尔滨工业大学化工与化学学院,新能源转化与存储关键材料工业和信息化部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001 [2]东北师范大学化学学院,动力电池国家地方联合工程实验室,吉林长春130024 [3]沙特国王大学牙科学院,修复性牙科科学系,沙特阿拉伯利雅得

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》

基　　金：国家自然科学基金(21871065,22071038,22209129);黑龙江省头雁计划(HITTY-20190033);哈工大交叉学科研究基金(IR2021205);沙特国王大学研究支持项目(RSPD2023R703).

年　　份：2024

卷　　号：60

期　　号：5

起止页码：360-375

语　　种：中文

收录情况：AJ、CAS、CSCD、CSCD2023_2024、EAPJ、EBSCO、JST、RCCSE、SCIE、WOS、ZGKJHX、普通刊

摘　　要：随着全球能源危机和环境污染日益加剧,开发可持续的绿色能源技术已经成为当务之急.其中,水分解制氢作为一种清洁能源的生产方式,因其零排放和高能量密度的特点,而受到广泛的研究和关注.析氢反应(HER)和析氧反应(OER)是水分解过程的关键步骤,它们的反应效率直接影响整个制氢过程的能量转换效率.因此,开发高效的双功能电催化剂对于推动水分解技术的发展具有重要意义.本文制备了一种超低Ru掺杂的新型核壳纳米结构电催化剂,该催化剂生长在泡沫镍(NF)上,简称Ru-NiMoO_(4)@Ni_(3)(PO_(4))_(2)/NF.首先,通过水热法在NF上均匀生长了水合NiMoO_(4)纳米柱,并通过共价相互作用,确保其在垂直方向上有序排列.随后,采用超低浓度的RuCl_(3)对NiMoO_(4)纳米柱进行蚀刻,并通过磷酸化反应引入(PO_(4))^(3+)离子形成了Ni_(3)(PO_(4))_(2)壳层.这种设计克服了以往Ru易团聚的难题,保障了Ru的均匀分布,从而合成Ru-NiMoO_(4)@Ni_(3)(PO_(4))_(2)/NF催化剂.通过X-射线衍射、X-射线光电子能谱及透射电子显微镜等对催化剂的化学组分和微观结构进行了分析,证实其成功制备.元素分析结果表明,催化剂中Ru的含量仅为1.94 wt%,显著降低了其制备成本.电化学测试结果表明,该催化剂在HER和OER中均表现出较好的催化活性.在10和100 mA cm^(−2)电流密度下,HER的过电位分别为−14.8和−57.1 mV,Tafel斜率为35.8 mV dec^(-1),优于商业Pt/C催化剂;在100 mA cm^(−2)电流密度下,OER过电位为259.7 mV,Tafel斜率为21.6 mV dec^(−1),优于商业RuO_(2)催化剂.在全水解测试中,该催化剂在10和100 mA cm^(−2)时所需的电池电压分别为1.43和1.68 V,与其他自支撑材料相比表现出良好的性能.此外,该催化剂在150 h性能测试过程中表现出较好的稳定性.采用密度泛函理论计算研究了催化剂具有较好活性的内在机制.结果表明,其具有低水离解能垒(ΔGb=0.46 eV),接近

关 键 词：电催化  核壳结构 掺杂  密度泛函理论 析氢反应 析氧反应  分解水

分 类 号：TQ116.2] TQ426