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?同濟AFM：同步磷硫化法制備CoFePS四元合金亞納米片，實現高效穩定催化析氧反應

電化學水分解制氫是緩解能源危機和環境污染問題的有效策略。然而，由于高的活化能壘和復雜的質子-電子轉移步驟，水分解過程中的析氧反應(OER)往往表現出緩慢的動力學，這嚴重限制了產氫效率。同時，OER的高催化電壓(例如，200-400 mA cm^-2，1.8-2.0 V)也限制了電催化水分解的大規模應用。

因此，目前迫切需要開發具有極高穩定性和活性的過渡金屬基OER電催化劑以克服電化學水分解發展的阻礙。

基于此，同濟大學溫鳴課題組通過同步磷硫化法制備了CoFePS四元合金亞納米片，通過雜原子化可以方便地調節相鄰金屬原子的費米能級，從而降低反應能壘，提高電導率，增強與電解質的相互作用，提高化學結構穩定性。

實驗結果顯示，所制備的催化劑在10 mA cm^-2電流密度下的OER過電位僅為211 mV，并且其在1.8 V電位下的電流密度高達1053 mA cm^-2；此外，CoFePS在1.45 V下連續運行78小時后，電流密度仍保持初始值的99.7%，并且反應后材料的形貌未發生明顯變化。

實驗結果和理論計算表明，CoFePS四元合金催化劑具有優異OER性能和良好穩定性，這主要是由于以下原因：

1. 亞納米片結構保證了催化劑表面活性位點的最大暴露，促進了化學反應過程中的傳質，為電催化劑和電解液的充分接觸提供了大的面積，從而提高了氣體的析出；

2. p區和s區元素的雜原子化誘導了不同原子之間的有效電子轉移，增強了金屬的電子接受能力，從而降低了反應能壘；

3. 電化學氧化后在在磷-硫酸鹽殼層形成氧化物，其作為活性位點提高了CoFePS的穩定性。

綜上，該項工作報道了一種性能優異的多組分合金亞納米片電催化劑并揭示了其增強OER活性的機理，為設計具有優異OER性能的多組分合金亞納米片提供了指導。

CoFePS Quaternary Alloy Sub-Nanometric Sheets by Synchronously Phospho-Sulfurizing CoFe-Bimetallene for Boosting Oxygen Evolution Reaction. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308422

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