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科研进展

杨秀荣院士最新Nature子刊:Ru、Ir掺杂有效调控NiV-LDH电催化剂原子及电子结构

来源:分析化学 阅读数:378 时间:2019-09-04 09:56:02


通讯作者:邢志财、杨秀荣

通讯单位:中国科学院长春应用化学研究所


研究背景

氢气是一种具有高能量密度且环境友好的清洁能源,电解水制氢是一种非常有应用前景的技术。电催化裂解水包括阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个半反应。目前,采用Pt基,Ru基,Ir基等贵金属充当HER和OER的电催化剂,但考虑到贵金属价格昂贵且储量较少,故对多种非贵金属材料进行研究,然而大部分非贵金属材料的催化活性均不如贵金属。因此,可将少量贵金属引入到非贵金属材料中,既可提高非金属材料的催化性能,也可减少贵金属的用量,降低成本。

成果速览

近日,杨秀荣院士团队报道了电催化水裂解的最新研究成果。该研究采用水热法将少量贵金属Ru或Ir掺入NiV-LDH中,制备高活性的双功能电催化剂。


同时通过XPS、XANES、EXAFS等表征手段,证明了贵金属与NiV-LDH之前的相互作用,对催化剂电子结构的影响;深入论证了由于Ru或Ir的掺入,导致Ni和V的局部原子结构发生的变化,以及V空位的存在。


Debye–Waller因子表明催化剂中严重扭曲的八面体V-Ni/V,这正巧妙的调控了催化剂局部配位环境,从而提升了催化活性。


该成果以“Atomic and electronic modulation of self-suppored nickel-vanadium layered double hydroxide to accelerate water splitting kinetics”为题与2019年8月29日发表在国际期刊Nature Communications上。

图文导读


图1 催化剂形貌结构表征



图2 催化剂精细结构表征-XPS



图3 催化剂精细结构表征-XANES和WT-EXAFS



图4 催化剂HER性能



图5 催化剂OER性能



图6 催化剂稳定性及法拉第效率图



图7 催化剂HER及OER机理示意图及DFT计算


文献信息

Atomic and electronic modulation of self-supported nickel-vanadium layered double hydroxide to accelerate water splitting kinetics  

(Nature Communications,2019,DOI: 10.1038/10.1038/s41467-019-11765-x)
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-019-11765-x
来源:催化开天地