開發(fā)在堿性溶液中具有高活性和穩(wěn)定性的陰極,對于推動陰離子交換膜(AEM)電解槽的商業(yè)化至關(guān)重要,但是這個(gè)目標(biāo)仍然是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。
有鑒于此,國家納米科學(xué)中心趙慎龍研究員等通過中溫磷化剝離策略,合成了超薄碳納米片上的原子級分散CoP4部分(CoP4-SSC)。
本文要點(diǎn):
(1)
通過X射線吸收光譜(XAS)表征和理論計(jì)算,闡明Co-P結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)形成過程。得到的CoP4-SSC電催化劑對堿性HER反應(yīng)具有優(yōu)異的性能,在10 mA cm-2電流密度下的過電位僅為52 mV,TOF高達(dá)23.83 s-1。
此外,使用CoP4-SSC搭建的AEM電解槽在僅1.94 V的外加電壓下即可達(dá)到1 A cm-2的電流密度,在連續(xù)500 h電催化后,性能幾乎無衰減。
(2)
一系列原位表征和密度泛函理論計(jì)算表明,原子級分散的Co-P能夠形成[P-H···H?O-Co]納米界面,這個(gè)結(jié)構(gòu)有利Volmer-Heyrovsky反應(yīng)路徑的水分子解離。
參考文獻(xiàn)
Zheng Zhou, Yixin Su, Hao Tan, Yang Wang, Qianwei Huang, Haozhu Wang, Jingyang Wang, Momoji Kubo, Zitao Ni, Yuan Kong, and Shenlong Zhao*, Atomically Dispersed Co–P Moieties via Direct Thermal Exfoliation for Alkaline Hydrogen Electrosynthesis, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c11788
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11788