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尖端物质结构研究中心团队在三维纳米多孔催化剂研究领域取得重要进展[图]

最近,永利集团的尖端物质结构研究中心团队在三维纳米多孔催化剂研究领域取得了重要进展。在中心主任陈明伟教授的领导下,谭勇文博士、刘攀博士等人研制了一种具有三维纳米多孔结构的三元金属磷化物多功能电催化剂,其相关研究成果“Versatile nanoporous bimetallic phosphides towards electrochemical water splitting”以永利集团为第一单位已在线发表在能源与环境领域的顶尖学术期刊《Energy & Environmental Science》(IF=20.523)。

 

  图1 纳米金属磷化物的制备工艺示意图(Adv. Mater., 2016, 28, 2951-2955)

光/电催化水分解制氢和氧是可再生能源存储和转换的一种有效途径。实现这一反应的核心在于寻找高效、廉价的多功能电催化剂,在低过电位下获得快速产氢和产氧。因此,发展高性能的电催化剂取代目前使用的贵金属催化剂是实现这种能源存储和转换技术产业化的关键。该研究小组研究人员针对该问题,通过采用一种新型的脱合金的方法(图1),并结合球差矫正电镜(Cs-corrected TEM)等尖端表征手段,制备了一种具有纳米多孔结构的三元金属磷化物电催化剂(图2)。这种新颖的多孔金属磷化物具有优异的多功能催化性能,可同时催化氧氧化和氢还原、实现高效制氢制氧。利用这种材料制备的水电解装置在创纪录的低电压下获得了氢和氧。该工作不仅解决了制备多元金属化合物的技术难题,同时也加深了人们在电解水催化材料的形貌、结构和性能之间的相互关系的认识,为进一步设计和调控非贵金属催化剂的电催化水分解提供了新思路。

 

  图2 双功能纳米多孔三元金属磷化物作为水分解催化剂(Energy Environ. Sci. 2016, DOI: 10.1039/C6EE01109H)

近期, 该团队在陈明伟教授的领导下,在三维多孔材料高效电催化剂方面取得了系列进展。之前,他们通过长期的研究探索,成功获得了三维纳米多孔两元金属磷化物并成功用于电催化制氢。受益于大的电催化活性面积以及连续的三维多孔的结构,纳米多孔金属磷化物表现出了优异的催化活性。谭勇文博士、刘攀博士、朱凡博士等人的相关研究成果“Three-dimensional nanoporous metal phosphides towards high-efficiency electrochemical hydrogen production” 以永利集团为第一单位已于今年2月18日发表在《Advanced Materials》 (Adv. Mater., 2016, 28, 2951-2955)。

上述研究得到科技部973前沿项目、国家自然科学基金委非晶集团和重大设备项目等的资助。

  附论文链接:

  http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ee/c6ee01109h#!divAbstract

  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201505875/full

 [作者]:陈彬

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