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過渡金屬基碳納米材料作為高效電催化劑的合理設(shè)計仍然是電化學(xué)經(jīng)濟制氫的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。碳納米管（CNTs）作為一種極具吸引力的電催化劑，通常被非金屬摻雜劑活化以提高其催化性能。然而，很少研究CNTs的金屬摻雜或金屬/非金屬共摻雜。

基于此，青島科技大學(xué)林健健教授和濟南大學(xué)周偉家教授（共同通訊作者）等人報道了一種利用ZnCo₂O₄雙金屬氧化物模板，將Zn和N均勻摻雜到Co納米顆粒嵌入碳納米管中，形成Co@Zn-N-CNTs電催化劑。

在CNTs的形成過程中，鋅（Zn）原子從ZnCo₂O₄揮發(fā)，原位涂覆到碳骨架中。特別是由于Zn的電負性較低，電子很容易從Zn轉(zhuǎn)移到碳原子上，從而為碳層產(chǎn)生了較高的電子密度，進而為氫還原提供了更有利的催化位點。

實驗測試發(fā)現(xiàn)，Co@Zn-N-CNTs催化劑在0.5 M H₂SO₄電解液中表現(xiàn)出較強的析氫反應(yīng)（HER）活性，在電流密度為1 mA cm^-2時的起始電位為- 20 mV，在10 mA cm^-2時的過電位為67 mV，Tafel斜率僅為52.1 mV dec^-1，并具有持久的長期穩(wěn)定性。該研究為利用Zn作為電子調(diào)節(jié)劑和活性促進劑設(shè)計高效電催化劑提供了全新的見解。

Enhanced Hydrogen Evolution Reaction over Co Nanoparticles Embedded N-Doped Carbon Nanotubes Electrocatalyst with Zn as an Accelerant. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202204827.

https://doi.org/10.1002/smll.202204827.

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青科大/濟大Small：Co@Zn-N-CNTs電催化劑助力HER

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