科学研究 /2023-4-8 14:58
化学学院臧应博士在《Nature Communications》期刊上发表重要研究成果
来源:化学学院|作者:化学学院提供|摄影:化学学院|编辑:卢嘉裕
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近日,我校化学学院臧应博士在电催化水分解领域取得了重要研究进展,在国际顶级期刊《Nature Communications》上发表题为“A pyrolysis-free Ni/Fe bimetallic electrocatalyst for overall water splitting”的研究论文。本论文我校为第一完成单位,论文第一作者为我校化学学院英才博士后臧应。该研究受到了国家自然科学基金的支持。

氢能作为化石燃料的理想替代品,在能源转型过程中发挥着重要作用。氢能的大规模使用可以有效减少碳排放,对能源利用产生革命性的影响。目前,电化学水裂解(EWS)被认为是最环保和可持续性的制氢技术。此外,EWS还可促进可再生能源的高效利用与能源二次分配,开发具有高HER和OER活性的双功能催化剂对推动EWS技术的进一步发展具有至关重要的作用,宽pH范围下的高性能电催化剂的设计,更加有利于水电解高效制氢技术的规模化应用。因此,开发能够在宽pH范围下进行高效电化学水裂解的催化剂,是一项非常重要的研究课题。

本论文采用无热解策略成功合成出一种具有单原子Fe位点的共轭框架,并通过引入Ni杂原子赋予其双功能催化活性。该催化剂在酸性和碱性电解液中均表现出优异的电化学水裂解催化性能,在10 mA cm−2电流密度下,0.5 M H2SO4和1 M KOH溶液中的析氢反应和析氧反应过电位分别为23/201mV和42/194 mV。结合理论研究表明杂原子的引入可以有效减弱电化学过程中产生中间体的吸附能,从而促进能级优化并增强催化性能。无热解合成策略可以确保框架结构内形成明确的活性位点,为深入分析催化过程提供理想的平台。得益于合成工艺简单和低制备成本优势,该研究为高效制氢催化剂的设计开辟出一条极具前景的道路,更重要的是,这种温和的无热解策略可以很好地确定催化剂的结构和活性位点,为阐明催化过程提供理想的平台。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-37530-9

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