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优德官网地址王蕾教授团队在国际能源期刊Advanced Energy Materials发表最新研究成果

电解水制氢由于具有制备纯度高、过程无污染等优势备受瞩目。催化剂酸性条件下的析氢性能(HER)具有较好的活性,但催化剂在酸性环境中,特别是工业级电流密度下的腐蚀限制了其稳定性。目前,铂(Pt)基催化剂被认为是最有效的催化剂之一,被广泛应用于工业生产中。然而,贵金属稀缺且稳定性较差的特点制约了电解水制氢的大规模工业化应用。因此,如何设计一种在酸性介质中工业级电流密度下,低贵金属使用的催化剂成为了研究重点。为此,王蕾教授团队选择WO3作为Pt纳米颗粒载体,采用Co掺杂和NH3处理,在减少Pt用量的同时极大提升了催化剂的活性和稳定性。所制备的Pt/N-CoWO3催化剂在酸性介质中1和2 A cm-2的电流密度下过电位仅为94和108 mV;更重要的是,该催化剂在1 A cm-2的电流密度下稳定运行2000 h,这是迄今为止报道的酸性条件下最佳的HER性能的催化剂。实验和理论计算结果表明,Pt-N/O键的生成有效提升了活性物质Pt的稳定性,Co的引入调控了催化剂形貌,增强了催化剂的物理稳定性。Co和N协同作用,有效提升了催化剂的整体性能。这项工作为开发酸性条件下长期运行、多功能位点协同的高活性析氢催化剂开辟了新的途径。

相关工作发表在国际能源领域期刊Advanced Energy Materials(影响因子:27.8),题为“Modulating Pt-N/O Bonds on Co-doped WO3 for Acid Electrocatalytic Hydrogen Evolution with Over 2000 h Operation”。论文第一作者为优德官网地址化学化工学院博士研究生陈恒一,硕士研究生于继栋和西安大略大学Lijia Liu,武利民教授,王蕾教授和高瑞廷研究员为共同通讯作者。该工作得到科技部重点研发计划纳米专项、国家自然科学基金、内蒙古自治区草原英才计划项目的支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202303635

 (供稿:化学化工学院    编辑:李文娟     审核:刘雪峰)

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