氫能源是目前最具有應用前景的清潔能源之一,制備氫能源目前主要依靠水裂解的方法。Pt是水裂解反應最具活性的催化劑材料,而大規模、可持續性地通過水裂解獲得氫能源的前提條件是,我們必須擁有足夠便宜和儲量豐富的析氫反應(HER)的催化劑材料,很顯然,Pt并不具備這一條件。
近年來,科學家發現了一系列地球儲量豐富而且具有較高HER催化活性的新材料,黃鐵礦結構的過渡金屬二硫化物(MX2,M=Fe,Co或Ni;X=S或Se)是其中的佼佼者。大量研究表明這一類化合物具有較好的HER催化性能,但是其催化機理并不清楚,不利于進一步提高其催化性能。
有鑒于此,美國威斯康辛-麥迪遜大學Song Jin課題組通過調控非金屬元素的原子成分來改變氫的吸附自由能,制備了黃鐵礦型三元硫化磷鈷化合物CoPS。
研究表明,不僅具有高效的HER催化性能,還具有較高的太陽能驅動的產氫能力。
圖1 .三元黃鐵礦CoPS的結構設計和DFT計算結果
圖2. CoPS電鏡表征
圖3. 電化學性能表征
表1. 不同形貌CoPS電極的電化學性能匯總
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