化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
上海硅酸鹽所等制備出微晶玻璃析氧電催化劑
2021年01月07日 11:26:41
來源：上海硅酸鹽研究所 點擊量：4188
析氧反應(OER)是電解水、二次金屬-空氣電池等能源轉換及存儲器件中的重要半反應，但OER的反應能壘過高、動力學遲緩，且基于貴金屬的傳統電催化劑價格昂貴，因此，亟需開發出新型非貴金屬電催化劑。非晶態電催化劑擁有豐富的活性中心，晶態催化劑則表現出良好的電子轉移特性。合理設計和優化電催化劑的微觀結構及組成，構建雙相納米復合材料，為提高OER性能提供了更多可能性；原位表征技術和理論計算相結合，有望進一步
【化工儀器網 科技前沿】析氧反應(OER)是電解水、二次金屬-空氣電池等能源轉換及存儲器件中的重要半反應，但OER的反應能壘過高、動力學遲緩，且基于貴金屬的傳統電催化劑價格昂貴，因此，亟需開發出新型非貴金屬電催化劑。非晶態電催化劑擁有豐富的活性中心，晶態催化劑則表現出良好的電子轉移特性。合理設計和優化電催化劑的微觀結構及組成，構建雙相納米復合材料，為提高OER性能提供了更多可能性；原位表征技術和理論計算相結合，有望進一步揭示OER的催化機制。 
近期，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員王家成課題組制備出一種具有結晶-非晶雙相結構的微晶玻璃(Ni1.5Sn@triMPO4)，并用于電催化OER。相關研究成果以A glass-ceramic with accelerated surface reconstruction toward the efficient oxygen evolution reaction為題，發表在Angewandte Chemie International Edition上，并且被選為Very Important Paper(VIP)。王家成和上海硅酸鹽所副研究員馬汝廣、北京工業大學研究員劉丹敏為論文的共同通訊作者。
該研究從SnFeNi鈣鈦礦氫氧化物(前期工作發表于J. Mater. Chem. A. 2020，8，5919-5926)出發，通過低溫磷化，得到Ni1.5Sn@triMPO4微晶玻璃。進一步利用電化學活化，使部分陽離子Sn4+和陰離子PO43-析出，加速微晶玻璃的表面重構，在催化劑表面生成了具有本征氧空位VO和殘留PO43-的活性層(Ni(Fe)OOH-VO-PO4)。與對照樣品相比，這種表面重構后的微晶玻璃的過電位顯著降低，OER動力學得到增強，可與一些非貴金屬電催化劑媲美。理論計算表明：Sn的低空位形成能和VO位點上PO43-的高吸附能，加速了微晶玻璃的表面重構；殘留的PO43-的和VO位點導致鄰近Ni原子的電荷轉移，使d帶中心更接近費米能級。這種電荷分布優化了金屬羥基氧化物上OH*和OOH*中間體的吸附，提升了OER活性。該研究證明了微晶玻璃在促進表面重構過程中的結構優勢，為先進電催化劑的設計提供了新思路。
研究工作得到國家自然科學基金、上海市科委等項目的資助。
圖1.微晶玻璃加速表面重構促進OER反應
圖2.通過低溫磷化方法合成了具有雙相結構的微晶玻璃，結合XRD、XPS、HRTEM、EDS-Mapping等技術，證明其中結晶相是Ni1.5Sn納米顆粒，非晶相是triMPO4三金屬磷酸鹽
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
中國科學院大學與北京大學聯合科研團隊，從現有催化劑穩定性瓶頸切入，成功研制出一種超長壽命、高效制氫新技術。2025-02-18 13:13:49
-
廈門大學科研團隊通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質結構的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實現了其高效甲酸電催化應用。2025-01-27 10:10:00
-
近日，德國馬克斯·普朗克研究所科學家研制出一種獨特的拓撲手性晶體，并將其用作水解制氫過程中的催化劑。通過操控該晶體內電子...2024-12-02 11:18:56
-
近日，中國科學技術大學李微雪課題組在《科學》雜志上發表了一項催化領域的突破性研究成果，他們通過揭示負載型金屬催化劑的“金屬-載體相...2024-11-23 15:05:36
-
永久性化合物通常指的是全氟和多氟烷基物質。由于全氟和多氟烷基物質的分子內有牢固的碳-氟鍵，因此這類物質通常具備了獨特的熱穩定性、化...2024-11-21 13:32:50
-
近日，安徽大學化學化工學院傳來喜訊，由魏宇學和孫松團隊研制的催化劑快速篩選裝置已完成工程機樣機迭代，并成功推向市場。這一創新成果不...2024-10-31 10:17:32
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
