研究目的
探索具有高活性和稳定性、适用于整体水分解的非贵金属双功能电催化剂至关重要,但对氢燃料生产而言仍具挑战性。
研究成果
B,N,S-CoP@C@rGO电催化剂展现出增强的电子转移能力、大量暴露的活性位点以及组分间强烈的协同耦合效应,在低过电位下即可驱动析氢反应(HER)和析氧反应(OER)达到10 mA cm–2的电流密度。该整体水分解电解槽仅需1.50 V电压就能实现10 mA cm–2的电流密度,展现出实际水电解应用的巨大潜力。
研究不足
该研究未明确提及局限性,但潜在的优化方向可能包括:在更广泛的条件下进一步提高电催化剂的稳定性和活性,以及扩大合成工艺以实现工业化应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过热解氧化石墨烯包覆的沸石咪唑酯骨架-67(ZIF-67@GO),在[N(CH3)4]B3H8和NaH2PO2存在下并加入硫脲,合成了B、N、S三掺杂复合材料(B,N,S-CoP@C@rGO)。该方法旨在通过引入多种杂原子来调控复合材料的电荷转移能力和催化性能。
2:样品选择与数据来源:
样品包括在不同条件下合成的B,N,S-CoP@C@rGO、B,N-CoP@C@rGO、N-CoP@C@rGO和N-CoP@C复合材料,以研究杂原子掺杂的影响。
3:实验设备与材料清单:
所用设备包括用于热解的管式炉、场发射扫描电子显微镜(FESEM,ZEISS Ultra-55)、透射电子显微镜(TEM,JEOL JEM-2100F)、X射线衍射仪(XRD,D8 ADVANCE)、X射线光电子能谱仪(XPS,XSAM-800)以及用于BET比表面积测量的Autosorb IQ气体吸附系统。
4:5)、透射电子显微镜(TEM,JEOL JEM-2100F)、X射线衍射仪(XRD,D8 ADVANCE)、X射线光电子能谱仪(XPS,XSAM-800)以及用于BET比表面积测量的Autosorb IQ气体吸附系统。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括共沉淀、热解和硫脲处理步骤,随后进行表征和电化学测试以评估析氧反应(OER)和析氢反应(HER)性能。
5:数据分析方法:
电化学测量使用工作站(AutoLab PGSTAT302N)和三电极体系进行。密度泛函理论(DFT)计算采用维也纳从头算模拟软件包(VASP)进行,以理解电子结构和电荷转移机制。
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获取完整内容-
FESEM
ZEIS, Ultra-55
ZEIS
Field-emission scanning electron microscopy for studying the morphology and microstructure of the products.
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TEM
JEOL JEM-2100F
JEOL
Transmission electron microscopy for detailed imaging of the nanostructures.
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tube furnace
Used for pyrolysis of the precursor materials.
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XRD
D8 ADVANCE
Powder X-ray diffraction for analyzing the phase structure of the as-synthesized products.
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XPS
XSAM-800
X-ray photoelectron spectroscopy for investigating chemical states of the elements in the as-synthesized products.
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Autosorb IQ Gas Sorption System
For testing the surface area and pore size volume of the products at 77 K.
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AutoLab PGSTAT302N
Workstation for performing all electrochemical measurements.
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