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

柴永明/董斌Chem. Eng. J.：S，F(xiàn)e雙摻雜和精確調(diào)控CoP實(shí)現(xiàn)高效析氫

利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源電解水制氫是解決環(huán)境問題和能源危機(jī)的綠色有效方法。電解水有兩個(gè)半反應(yīng)，包括陰極的析氫反應(yīng)(HER)和陽(yáng)極的析氧反應(yīng)(OER)，而高效的催化劑是降低反應(yīng)能壘和促進(jìn)反應(yīng)的必要條件。然而，目前研究用于HER和OER的最先進(jìn)的催化劑分別是Pt基和RuO₂催化劑，它們的稀缺性和高成本嚴(yán)重阻礙了它們?cè)诠I(yè)上的廣泛應(yīng)用。

因此，開發(fā)高效、低成本的電催化劑對(duì)于利用可再生能源發(fā)電并將其以氫能的形式存儲(chǔ)具有重要意義。目前被廣泛認(rèn)可的高效非貴金屬催化劑有過渡金屬磷化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氧化物等。

基于此，中國(guó)石油大學(xué)(華東)柴永明和董斌(共同通訊)等人基于沉淀溶解平衡原理，將固相FeS在水熱過程中電離成S和Fe離子，并摻雜到鈷前驅(qū)體中，摻雜策略精確調(diào)控了金屬/P的原子比，這也使得制備的催化劑展現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。

本文利用標(biāo)準(zhǔn)的三電極體系評(píng)估了S,Fe-CoP@IF和其他對(duì)比催化劑在1 M KOH中的電催化HER性能。根據(jù)S,Fe-CoP@IF，F(xiàn)eCoP@IF，S,Fe-Co(OH)F@IF，F(xiàn)eS-FeP@IF和FeS@IF的極化曲線可以發(fā)現(xiàn)，S,Fe-CoP@IF的電流密度隨電勢(shì)的增加而迅速增加，表現(xiàn)出優(yōu)異的HER性能，并且S,Fe-CoP@IF可以承受更大的電流密度下的測(cè)試。

準(zhǔn)確的說，在1 M KOH中，S,Fe-CoP@IF只需要82.25，136.7和160.7 mV的過電位就可以驅(qū)動(dòng)100，500，和1000 mA cm^-2的電流密度(η₁₀₀=82.25 mV，η₅₀₀=136.7 mV，η₁₀₀₀=160.7 mV)，這遠(yuǎn)低于FeCoP@IF(η₁₀₀=107.77 mV，η₅₀₀=159.96 mV，η₁₀₀₀=225.48 mV)，S,Fe-Co(OH)F@IF(η₁₀₀=176.84 mV，η₅₀₀=293.15 mV，η₁₀₀₀=335.59 mV)，F(xiàn)eS-FeP@IF(η₁₀₀=253.11 mV，η₅₀₀=370.82 mV，η₁₀₀₀=430.03 mV)和FeS@IF(η₁₀₀=352.3 mV，η₅₀₀=471.72 mV，η₁₀₀₀=519.16 mV)，也超過最近報(bào)道的大多數(shù)催化劑。

此外，S,Fe-CoP@IF催化劑也表現(xiàn)出優(yōu)異的OER性能，這是因?yàn)镾，F(xiàn)e的雙摻雜顯著地改變了CoP的電子結(jié)構(gòu)和晶體構(gòu)型，從而降低了反應(yīng)中間體的吉布斯自由能。在1 M KOH中，S,Fe-CoP@IF在100 mA cm^-2的電流密度下的OER過電位僅為265.89 mV，優(yōu)于FeCoP@IF(283.61 mV)、S,Fe-Co(OH)F@IF(304.54 mV)、FeS-FeP@IF(368.24 mV)和FeS@IF(398.58 mV)。此外，S,Fe-CoP@IF在高電流密度下也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，僅通過389.87 mV的過電位就可以達(dá)到1000 mA cm^-2的電流密度。

最后本文構(gòu)建了以S,Fe-CoP@IF為陽(yáng)極，S,Fe-CoP@IF，F(xiàn)eCoP@IF和S,Fe-Co(OH)F@IF分別為陰極的陰離子交換膜電池。測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，S,Fe-CoP@IF||S,Fe-CoP@IF電解槽在1.75 V的電壓下就可以達(dá)到500 mA cm^-2電流密度，并且在電壓為1.84 V時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)1000 mA cm^-2的高電流密度。

通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算，本文探討了S和/或Fe摻雜對(duì)CoP催化劑HER催化性能的影響，并構(gòu)建了S-CoP、Fe-CoP和S,Fe-CoP體系模型。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，純CoP具有較大的ΔG_H值，這表明CoP具有較強(qiáng)的氫吸附能，不利于Heyrovsky步驟。

而隨著Fe的摻雜，Co位點(diǎn)和P位點(diǎn)的ΔG_H分別從0.3 eV和-0.52?eV降至0.16 eV eV和-0.37 eV，這說明Fe的引入可以增加基底的質(zhì)子親和力，促進(jìn)Heyrovsky步驟。同樣，S的摻雜也會(huì)導(dǎo)致同樣的結(jié)果，Co位點(diǎn)的ΔG_H從0.3 eV下降到0.17 eV，P位點(diǎn)的ΔG_H從-0.52 eV下降到-0.44 eV，因此有利于催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的HER活性。

值得注意的是，引入S和Fe雙摻雜后，Co位點(diǎn)的能壘進(jìn)一步降低到-0.11 eV。結(jié)果表明，與S-CoP或Fe-CoP相比，S,Fe-CoP在堿性介質(zhì)中具有更適當(dāng)?shù)臍湮侥?，這進(jìn)一步證明了雙摻雜可以顯著提高催化劑的HER活性?？傊@項(xiàng)工作提供了一個(gè)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的一步雙摻雜策略，為高活性和穩(wěn)定的催化劑的制備提供了可能性。

S, Fe Dual Doped and Precisely Regulated CoP Porous Nanoneedle Arrays for Efficient Hydrogen Evolution at 3 A cm^-2, Chemical Engineering Journal, 2023, DOI: 10.1016/j.cej.2023.144081.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144081.

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/04/032d8f69cc/

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

柴永明/董斌Chem. Eng. J.：S，F(xiàn)e雙摻雜和精確調(diào)控CoP實(shí)現(xiàn)高效析氫

相關(guān)推薦

柴永明/董斌Chem. Eng. J.：S，F(xiàn)e雙摻雜和精確調(diào)控CoP實(shí)現(xiàn)高效析氫