通過電解水的節能方式制備綠氫能夠實現將氫能技術變成現實,雖然Pt基催化劑具有優異的HER電催化活性,但是Pt催化劑的價格高昂、儲量稀缺,這對于經濟和可持續發展而言是個挑戰。
有鑒于此,墨爾本大學Yuan Wang、悉尼大學Hamidreza Arandiyan、新南爾威士大學趙川等通過化學合成和熱還原之間結合,合成MoNi4/MoO2納米片并且修飾大量的堆垛層錯缺陷,將其命名為d-MoNi,研究發現堆垛層錯缺陷顯著提高HER電催化活性。
本文要點
d-MoNi催化劑在1 M KOH電解液進行HER電催化反應,達到500 mA cm-2和1000 mA cm-2電流密度所需的過電勢分別為78 mV和121 mV。富含缺陷的d-MoNi催化劑的催化TOF比Pt/C高4倍,而且穩定性達到>100 h,因此這種d-MoNi催化劑是迄今為止性能最好的非鉑HER催化劑之一。
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實驗與理論計算結果說明d-MoNi催化劑豐富的堆垛層錯缺陷產生壓縮應力,降低質子吸附能,增強HER電催化活性。這項工作展示了通過調控金屬以及合金的缺陷調節電化學能源轉化和存儲應用的技術方法。
參考文獻
Yuan Wang, Hamidreza Arandiyan, Sajjad S. Mofarah, Xiangjian Shen, Stuart A. Bartlett, Pramod Koshy, Charles C. Sorrell, Hongyu Sun, Cristina Pozo-Gonzalo, Kamran Dastafkan, Sylvia Britto, Suresh K. Bhargava, Chuan Zhao, Stacking Fault-Enriched MoNi4/MoO2 Enables High-Performance Hydrogen Evolution, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202402156
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202402156