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苏州纳米所在高性能HER和ORR非贵金属催化剂开发方面取得新进展
2015-12-11| 文章来源:生物医学部 杨红超| 【

  随着能源危机和环境污染的日益加剧,开发新型的清洁能源变得刻不容缓。其中涉及电化学过程的析氢反应(HER)和氧还原反应(ORR)是两种最具实际应用前景的能源转换和存储方式。因此,设计高性能的HERORR的电催化剂对提高电化学能源转换和存储性能尤为重要。目前,Pt及其合金是HERORR电催化活性最高的催化剂之一,然而其低储量和高成本大大限制了Pt的实际应用,因此开发高性能的HERORR非贵金属催化剂就显得十分重要。 

  近来,诸多研究发现,过渡金属磷化物具有突出的电催化性能。然而这些材料多局限于一维的纳米颗粒可二维的纳米线,使得其在大电流下以及长期的使用中稳定性很差。为了解决这一问题,中科院纳米所王强斌研究员课题组合成出海胆状磷化钴(CoP)纳米晶,可以同时用作HERORR电催化剂。研究表明,该材料在0.5MH2SO4中表现出突出的HER电催化性能:其起始过电势约为50mV,塔菲尔斜率为46 mV/dec,在电流密度为100 mA/cm-2时,其过电势仅为180 mV。此性能优于绝大多数过渡金属磷化物,氮化物以及碳化物。此外,即使经过10000CV循环和30000s的长时间连续测试,其催化活性没有任何下降,彰显出其超强的稳定性。另外,研究还发现,该材料在0.1M KOH中展现出了优越的ORR电催化性能和稳定性。相关结果发表在:Nano Lett. 2015, 15, 7616 −7620.  

  本研究工作得到了国家杰出青年基金资助。 

 

1 左图为海胆状磷化钴的电镜照片,右图为其HER性能数据(插图为极化曲线)。 

 

2 磷化钴的ORR性能图。 

 
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