通過太陽能、海洋、地熱、風能等可再生能源進行電解水制備可儲存的氫能是具有前景的實現能源可持續發展的路徑。但是目前最先進的電解技術需要輔助工藝的幫助,這導致增加經費和能源消耗。開發含有雜質的水體的直接電解技術能夠克服這種輔助工藝。
有鑒于此,魁北克大學國立科學研究院(INRS)能源材料與電信研究中心孫書會教授、魁北克大學高等技術學院張改霞教授、魁北克大學國立科學研究院/福建師范大學蒲宗華教授等報道發現焦耳熱方法合成的結構有序IrB1.15作為催化劑能夠電解海水持續生成氯氣(Cl2)和氫氣。
本文要點:
(1)
IrB1.15催化劑具有優異的電催化性能,在10 mA cm-2電流密度,氯氧化反應的過電勢為75 mV,制氫反應的過電勢為12 mV。此外,IrB1.15催化劑對氯氧化(CER)和制氫(HER)反應的穩定工作時間都超過90 h。
(2)
DFT理論計算結果表明IrB1.15催化劑對Cl和H的吸附能接近0 eV,這與IrO2和Pt/C類似。通過原位Raman光譜表征發現IrB1.15催化劑中的Ir作為CER反應的活性位點,B原子能夠緩解Ir表面的吸附氫,因此增強IrB1.15的HER催化活性。
參考文獻
Tingting Liu, Zhangsen Chen, Sixiang Liu, Pan Wang, Zonghua Pu, Gaixia Zhang, Shuhui Sun, Ultrafast Synthesis of IrB1.15 Nanocrystals for Efficient Chlorine and Hydrogen Evolution Reactions in Saline Water, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202414021
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202414021