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邹晓新课题组在《Nat.Commun.》上发表稳定性超过6000小时的水氧化电极材料
发表于: 2018-07-06 13:06  点击:

电催化水裂解是具有发展前景的氢能生产途径,其反应过程是阴极析氢反应同时阳极析氧反应,两电极反应共同决定了水裂解效率。二者相比,析氧反应动力学更缓慢,它决定了电解水制氢的最终效率。因此,开发高效水氧化催化材料是推进水裂解制氢技术的一个关键。近年来,大量的非贵金属水氧化催化材料相继被报道,有些活性甚至超过了贵金属催化剂IrO2(代表性的高活性贵金属产氧催化剂)。但是,已报道的非贵金属产氧催化材料稳定性还不能达到期望,一般只有几十小时,仅个别可稳定上百小时。

在此背景下,无机合成与制备化学国家重点实验室邹晓新课题组提出了“腐蚀工程”策略制备水氧化电极材料的新方法,即通过调控铁质基材的室温腐蚀反应,优化铁的腐蚀产物,获得了高活性的产氧催化材料。值得强调的是,该催化材料稳定性超过6000小时。

研究亮点1:巧妙干预了铁腐蚀反应

铁腐蚀是生活中常见的,被人们“厌恶”的反应,反应过程为Fe+O2+H2O生成铁锈。但从材料制备的角度来说,该反应易发生而且绿色无害,是一个非常理想的制备方法。研究人员在水中引入二价金属离子,在室温下,腐蚀反应如期发生,但产物不是铁锈(FeOx),而是含铁的层状双金属氢氧化物。


研究亮点2实现了水氧化电极的大面积制备

由于该腐蚀反应在室温下发生,不需要任何能量输入,容易实现放大反应。

研究亮点3:实现了超长时间(>6000 h)的催化稳定性

相关工作发表在Nat. Commun.上,标题为“Corrosion engineering towards efficient oxygen evolution electrodes with stable catalytic activity for over 6000 hours”

  文章链接:http://www.nature.com/articles/s41467-018-05019-5


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