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合肥研究院制备出氧还原反应非贵金属基催化剂

2019-11-25 合肥物质科学研究院
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  近日,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米材料与器件技术研究部李越课题组在铁基纳米复合材料的OER催化性能研究方面取得新进展,合成的FeP/Fe3O4/CNTs复合材料展现出优异的氧还原反应催化活性及稳定性,并具有很好的本征活性和快速的动力学过程。该研究对设计非贵金属基催化剂具有一定的指导意义。相关研究结果发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

BG视讯网  NENGYUANDUANQUEJIHUANJINGWURANWENTIRIYIYANJUN,XUNZHAOKECHIXUQINGJIENENGYUANSHIZAIBIXING。ZAIJIAODUOKECHIXUNENGYUANYINGYONGZHONG,YANGHAIYUANFANYING(OER)SHIGUANJIANDEYIBUFANYING。YOUYUOERDONGLIXUEGUOCHENGHUANMAN,TEBIEXUYAOGAOXIAOCUIHUAJIJIASUFANYINGJINCHENG。MUQIAN,RuHEIrYANGHUAWURENGBEIRENWEISHIZUIHAODEOERCUIHUAJI。RANER,ZHEIXIEGUIJINSHUXIANGDUIGAOANGDEJIAGEJIXIQUEXINGSHIDAGUIMOSHANGYEHUAYINGYONGSHOUDAOZUAI。YINCI,YANJIURENYUANYANFACHUXUDUOGUODUJINSHUJIDIANCUIHUAJILAIQUDAIGUIJINSHUJICUIHUAJI,QIZHONGJIAGEDILIANQIEDIQIUCHULIANGFENGFUDETIEJINAMICAILIAOGENGSHISHOUDAOGUANGFANYANJIU。

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  鉴于此,研究人员设计出一种简单的方法,通过吸附、退火和磷化过程制备出均匀负载在CNTs上的FeP/Fe3O4空心杂化纳米颗粒,并作为高效的OER电催化剂。首先,将Fe(NO3)3吸附在经PSS修饰的CNTs上,经过退火处理后得到Fe@Fe3O4/CNTs复合材料,再经过可控的磷化过程最终得到FeP/Fe3O4/CNTs复合材料(图1)。该方法合成的FeP/Fe3O4/CNTs复合材料展现出优异的OER催化活性及稳定性。该催化剂具有27.6 mV/s的超低Tafel斜率,以及0.35s-1的较高转换频率(TOF),说明该催化剂具有很好的本征活性和快速的动力学过程(图2)。该材料优异的OER性能主要得益于杂化颗粒的中空结构、CNTs的良好导电性以及FeP与Fe3O4BG视讯网之间的电子转移。这种将复合材料负载在具有良好导电性的CNTs载体上的方法对设计非贵金属基催化剂具有一定的指导意义。

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图1.(a)FeP/Fe3O4/CNTs催化剂的合成机理图,(b)由核壳结构Fe@Fe3O4形成空心结构FeP/Fe3O4的磷化过程机理图

  图2.(a)-(b)分别为FeP/Fe3O4/CNTs催化剂不同放大倍数下的TEM及HRTEM照片;(c)FeP/Fe3O4BG视讯网/CNTs及对比催化剂在1 M KOH电解液中的测得的LSV曲线;(d)各催化剂对应的塔菲尔曲线

打印 责任编辑: 侯茜

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