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我院教师孙强强课题组最新研究成果被中科院一区TOP类期刊Journal of Catalysis刊载
2019-04-08 09:49     (点击: )
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近日,国际重要学术期刊Journal of Catalysis(IF:7.723,中科院1区TOP类期刊)在线发表了我院教师孙强强课题组在电催化领域的最新研究成果:“Hierarchical nanoporous Ni(Cu) alloy anchored on amorphous NiFeP as efficient bifunctional electrocatalysts for hydrogen evolution and hydrazine oxidation,J. Catal.2019, 373, 180-189.”,全文下载链接为https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.03.039。

电解水制氢因原料来源广、环境友好且可持续发展,被认为是通向氢经济的必由之路。水电解过程涉及析氢(HER)、析氧(OER)两个半反应,然而因为四电子的氧化过程,使得动力学缓慢的OER反应大大增加了整个水分解过程的电解槽压,同时造成了巨大的电能消耗,严重制约了水电解的能源转换效率,极大地限制了其在大规模产业化制氢中的应用。因此,寻找动力学快速、易于实现的氧化反应替代OER反应,来减小水电解过程的分解槽压,提高能源转换效率尤为关键。水合肼(N2H4·H2O)因为其高能量密度以及快速的电化学氧化动力学特性,成为替代水氧化物种中理想的候选者。利用水合肼的氧化反应(HzOR)来替代OER,能有效增加整个水电解过程的能源转换效率。为此,大量双功能电催化剂被开发应用于HER和HzOR混合水电解,铂基纳米材料是其中目前活性最高也最稳定的,然而局限于其稀缺性及高成本,难以实现真正规模化应用。因此,开发低成本、高效耐用的非贵金属基双功能电催化剂势在必行。

孙强强课题组设计了一种三级复合多孔结构的镍铁磷负载镍铜合金电极材料(Ni(Cu)@NiFeP/NM),通过对三维异质多孔结构的精准设计,实现了对电极材料组分的调控以及结构的复合。在析氢和肼氧化性能测试中,Ni(Cu)@NiFeP /NM均表现出甚至优于商业Pt/C电极的催化性能及稳定性。在10 mA cm-2的电流密度时,析氢过电位及肼氧化电位仅为33和6 mV;作为双功能催化剂应用于HER及HzOR中,同电流密度下电解槽压仅为0.147 V,较传统电极材料大大降低了电解水能耗,为直接电解水制氢的规模化应用奠定了基础。

(文/图 孙强强 编辑/王淦卿 审核/李军富)

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