超亲水超疏气CoMnPNi2P纳米片,高效电解水
第一作者:Mengzhao Liu、Zhe Sun、Shiyan Li、Xiaowa Nie
通讯作者:赵忠奎教授
通讯单位:大连理工大学
DOI:10.1039/D1TA04713B
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开发设计高效、稳定的非贵金属双功能电催化剂用于酸性和碱性介质中的整体水裂解,不仅是工业水电解技术的迫切需要,同时也是一个极具挑战性的任务。在本文中,作者首次报导了一种通用的尿素调制水热磷化策略,该策略可在镍泡沫(NF)上直接生长具有 多级结构的超亲水/超疏气CoMnP/Ni2P纳米片阵列 。
图1 . CoMnP/Ni2P/NF阵列的制备及表征。
文章要点1 : 得益于CoMnP/Ni2P/NF阵列独特的多级结构、CoP–MnP协同作用、以及超亲水和超疏气性质,优化后的CoMnP/Ni2P/NF催化剂表现出优异的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)催化活性;在10 mA cm−2电流密度下,于0.5 M H2SO4 (HER: 84 mV; OER: 165 mV)和1 M KOH (HER: 108 mV; OER: 209 mV)均具有低过电位,优于大部分已报导的催化剂。
文章要点2 : 此外,以CoMnP/Ni2P/NF同时作为阳极和阴极组装出双电极电解槽,仅需1.54 V的低电池电压即可实现10 mA cm-2电流密度,且在碱性电解质中具有良好的稳定性。
文章要点3 : 更重要的是,在酸性介质中,该非贵金属双功能电催化剂也可实现高活性和稳定的整体水裂解性能,仅需要1.43 V的电池电压即可实现10 mA cm-2的电流密度。
图2 . CoMnP/Ni2P/NF阵列的水下气泡接触角和静态水滴接触角测试。
图3 . 酸性介质中的电催化性能测试。
图4 . 碱性介质中的电催化性能测试。
图5 . 理论计算揭示反应机制。
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Mengzhao Liu, Zhe Sun, Shiyan Li, Xiaowa Nie, Yuefeng Liu, Erdong Wang, Zhongkui Zhao, Hierarchical superhydrophilic/superaerophobic CoMnP/Ni2P nanosheet-based microplate arrays for enhanced overall water splitting. J. Mater. Chem. A. 2021. DOI: 10.1039/D1TA04713B.
https://doi.org/10.1039/D1TA04713B
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