国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

楊秀林團(tuán)隊(duì)Chem. Eng. J.：V和P共摻雜誘導(dǎo)Co缺陷實(shí)現(xiàn)大電流析氧反應(yīng)

由于對(duì)可再生氫能源的需求不斷增長(zhǎng)，電解水裝置由于其高能量密度、零排放和高氫純度，將在未來(lái)可持續(xù)制氫系統(tǒng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER)是電解水中的關(guān)鍵半反應(yīng)，但是由于其復(fù)雜的四電子過(guò)程(4OH^–→O_2?+?2H₂O?+?4e^–)，導(dǎo)致OER具有動(dòng)力學(xué)慢、過(guò)電位高和能量效率低等缺點(diǎn)。因此，電解水依賴(lài)于高效穩(wěn)定的OER電催化劑。

貴金屬材料如RuO₂和IrO₂已被證明是最先進(jìn)的OER催化劑。然而，貴金屬材料的稀缺性和高昂的價(jià)格限制了其大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。因此，研究人員一直在探索廉價(jià)和高效的非貴金屬催化劑。

基于此，廣西師范大學(xué)楊秀林等人制備了一種生長(zhǎng)在碳布上具有豐富Co缺陷的V/P共摻雜納米花狀CoS₂催化劑(V,P-CoS₂/CC)，該催化劑不負(fù)眾望的展現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。

本文首先利用線性掃描伏安法(LSV)測(cè)試了制備的催化劑在1.0 M KOH溶液中的電催化析氧活性。由于硫化溫度對(duì)催化劑的催化性能有顯著影響，本文對(duì)不同溫度下得到的硫化樣品進(jìn)行了OER活性測(cè)試，結(jié)果表明最適當(dāng)?shù)臏囟葹?50 ℃。

根據(jù)LSV曲線還可以發(fā)現(xiàn)，V,P-CoS₂/CC具有優(yōu)異的OER活性，其在10 mA cm^-2的電流密度下的過(guò)電位僅為227 mV，這遠(yuǎn)低于V-CoS₂/CC(260 mV)，P-CoS₂/CC(332 mV)和CoS₂/CC(362 mV)。雖然V,P-CoS₂/CC在10 mA cm^-2的電流密度下的過(guò)電位略高于RuO₂，但當(dāng)電流密度超過(guò)40 mA cm^-2時(shí)，V,P-CoS₂/CC的過(guò)電位低于RuO₂，這表明V,P-CoS₂/CC在高電流密度下的工業(yè)應(yīng)用潛力優(yōu)于RuO₂催化劑。

總之，與V-CoS₂/CC、P-CoS₂/CC和CoS₂/CC相比，優(yōu)化后的V,P-CoS₂/CC顯示出更強(qiáng)的OER活性，這突出了V和P共摻雜的協(xié)同作用?？紤]到V,P-CoS₂/CC優(yōu)異的OER性能，本文以V,P-CoS₂/CC為陽(yáng)極，20?wt% Pt/C/CC為陰極，組裝了一個(gè)全水解體系。

測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，V,P-CoS₂/CC(+)||Pt/C/CC(-)達(dá)到500 mA cm^-2的電流密度只需要1.87 V的電壓，其電壓低于RuO₂/CC(+)||Pt/C/CC(-)(1.95 V)。令人鼓舞的是，V,P-CoS₂/CC(+)||Pt/C/CC(-)達(dá)到10 mA cm^-2的電流密度所需的電壓也優(yōu)于已經(jīng)報(bào)道的其他用于堿性全水解的電催化劑。

為了進(jìn)一步闡明Co缺陷和從V,P-CoS₂到V-CoOOH/CoS₂的原位重構(gòu)在原子水平上對(duì)提高催化劑OER性能的作用，本文構(gòu)建了三種不同的理論計(jì)算模型。值得注意的是，電荷密度差導(dǎo)致CoOOH和CoS₂的界面存在電荷積累，這可以有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)位點(diǎn)對(duì)中間體的吸附能，加速OER動(dòng)力學(xué)。

CoOOH、V-CoOOH和V-CoOOH/CoS₂的態(tài)密度(DOS)和d帶中心(ε_d)也表明，CoOOH、V-CoOOH和V-CoOOH/CoS₂都表現(xiàn)出不同的金屬豐度，這表明它們具有高電導(dǎo)率和快速的電子轉(zhuǎn)移，這同樣有利于OER動(dòng)力學(xué)。此外，在CoOOH中引入V使ε_d向費(fèi)米能級(jí)移動(dòng)。同時(shí)，V-CoOOH/CoS₂的ε_d偏離費(fèi)米能級(jí)，從而在OER過(guò)程中獲得適當(dāng)?shù)闹虚g體吸附/脫附性能。

值得注意的是，對(duì)于V-CoOOH/CoS₂，從^*OOH到O₂是其速率決定步驟(RDS，|ΔG_H*|=1.36 eV)。然而，CoOOH的RDS是從^*O到^*OOH(|ΔG_H*|=1.79 eV)，而V-CoOOH的RDS是從OH^–到^*OH(|ΔG_H*|=1.53 eV)。

這一結(jié)果表明，V-CoOOH/CoS₂中的Co缺陷誘導(dǎo)了弱的^*OOH吸附，這促使生成的O₂更容易從催化劑表面脫附?？傊@項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了原位表面重構(gòu)，揭示了陰離子/陽(yáng)離子雙摻雜誘導(dǎo)金屬缺陷可以有效的提高催化劑的OER性能。

Revealing Dynamic Structural Evolution of V and P CO-doping-induced Co Defects as Large-current Water Oxidation Catalyst, Chemical Engineering Journal, 2023, DOI: 10.1016/j.cej.2023.144924.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144924.

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/01/ef8d231d6f/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

楊秀林團(tuán)隊(duì)Chem. Eng. J.：V和P共摻雜誘導(dǎo)Co缺陷實(shí)現(xiàn)大電流析氧反應(yīng)

相關(guān)推薦