末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！

? T, 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 19
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
成果簡介

電解水制氫作為可持續綠色制氫的技術之一，一直以來備受關注。為了提高電解效率，必須開發高性能的電極催化劑來促進陽極析氧反應(OER)與陰極析氫反應(HER)，從而有效降低該反應的總過電位。然而，到目前為止，文獻報道的OER催化劑在10 mA cm-2下的過電位仍高達162~300 mV，而小于100 mV的過電位數值仍未出現。
新潟大學的Zaki N. Zahran、Masayuki Yagi等人報道了一種獨特核殼結構的電催化劑，在NiSx納米線外包覆C3N4，其在OER電流密度為10 mA cm-2下的過電位僅有32 mV，在使用NiSx/C3N4作為陽極催化劑時，該電解水裝置可在最低總過電位為72 mV時進行電催化水裂解。
相關工作以《Electrocatalytic water splitting with unprecedentedly low overpotentials by nickel sulfide nanowires stuffed into carbon nitride scabbards》為題在《Energy & Environmental Science》上發表論文。
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖文導讀

破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖1.?NiSx/C3N4的結構表征
首先來介紹NiSx/C3N4的合成：將泡沫鎳與硫脲在450℃、N2氛圍下進行熱處理，硫脲熱分解產生的CS2、NH3、CN2H2和CHNS氣體與泡沫鎳的表面發生反應。XRD譜圖證實了泡沫鎳表面形成多種硫化鎳：針鎳礦NiS、六方晶系NiS、黃鎳鐵礦Ni3S2，此外，還可以觀察到對應g-C3N4、β-C3N4的衍射峰。SEM圖像可以觀察到泡沫鎳表面均勻地覆蓋著直徑為30~50 nm的緊密堆積、相互連接的納米線。TEM圖像可觀察到NiSx/C3N4納米線具有包裹的棒狀核殼結構。STEM圖像與EDS元素映射顯示，納米線由C、N、S和Ni共同組成。其中C、N主要分布在納米線的邊緣，Ni分布在納米線的中心。這表明在泡沫鎳電極上形成了NiSx棒狀納米線被嵌在氮化碳鞘內的結構。
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖2. XPS分析
C 1s的XPS譜可被擬合成三個分峰，分別對應C3N4的C=C (284.6 eV)、C=C-N (286.0 eV)和N-C=N (288.1 eV)；N 1s的XPS譜可被擬合成兩個分峰，分別對應C3N4的C=C-N (398.0 eV)和N–(C)3/H–N–(C)2 (399.0 eV)；S 2p的XPS譜可被擬合成三個分峰，分別對應S 2p3/2與S 2p1/2 (160.6 eV)、硫化鎳中的S2- (161.8 eV)以及SO42- (167.8 eV)；Ni 2p3/2的XPS譜只能被擬合成一個主峰以及衛星峰，這與NiSx主要表現出金屬性有關。這些XPS數據有力地支持了NiSx/C3N4上C3N4和NiSx的形成。
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖3. OER性能測試
接下來在1 M KOH溶液中測試OER性能。在計時電勢測試中，在10 mA cm-2下，NiSx/C3N4的過電位起初逐漸增加，在30 min后達到32 mV，并隨后穩定保持。圖3B顯示，隨著時間的延長，NiSx/C3N4電極產生的nO2隨著時間的延長而增加(除了在初始30 min內產生的nO2低于電解所需電荷計算的理論nO2外)。30 min后，nO2隨時間呈線性增加，根據理論斜率和實測斜率的比較，計算出30分鐘后O2析出的法拉第效率接近100%。進一步在50和100 mA cm-2的高電流密度下進行計時電勢測試，此時NiSx/C3N4電極的過電位分別為62 mV和80~96 mV。
對制備的NiSx/C3N4電極進行預活化，以消除材料本身引起的氧化電流所帶來的影響，進而測得LSV曲線及Tafel曲線如圖3D、E所示。NiSx/C3N4電極的Tafel斜率僅為48 mV dec-1。
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖4. 反應機制示意圖
圖4展示了NiSx/C3N4電極經活化后表現出高OER性能的示意圖。NiSx納米線表面的一小部分轉變為NiIIIO(OH)，作為電解質溶液界面上的活性OER位點。在該過程中，NiSx棒狀納米線被嵌在氮化碳鞘內的結構仍然存在。通過將NiSx納米線直接生長在基底NF表面，可實現在NF表面和NiSx/C3N4層之間的界面電阻最小化，從而有效提高了電子在電極上的傳遞。
破天荒！這個OER催化劑的η10居然僅為32 mV！
圖5.?電解水性能
以Pt作為陰極、NiSx/C3N4電極作為陽極，在1.0 M KOH溶液下測試了電解水性能。在計時電勢測試中，在10 mA cm-2下，總過電位起初逐漸增加，最終穩定在72 mV上。電解過程中，陽極、陰極中O2、H2的析出量隨時間呈線性增加，與理論斜率比較，計算出FEO2 (30 min后)和FEH2均接近100%。
文獻信息

Electrocatalytic water splitting with unprecedentedly low overpotentials by nickel sulfide nanowires stuffed into carbon nitride scabbards, DOI：10.1039/D1EE00509J
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d1ee00509j#!divAbstract

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/673bc75532/

贊 (0)

相關推薦

主站蜘蛛池模板： 霍邱县| 泸定县| 莲花县| 资源县| 科技| 郴州市| 光泽县| 崇义县| 镇宁| 郁南县| 阳谷县| 蒙城县| 丹东市| 宜兴市| 太保市| 宁蒗| 龙游县| 荣昌县| 泰兴市| 淮南市| 兴国县| 济阳县| 闸北区| 土默特左旗| 平乡县| 兴文县| 韶关市| 双鸭山市| 涟水县| 满洲里市| 梧州市| 潞西市| 云浮市| 克拉玛依市| 荥阳市| 革吉县| 沁源县| 南昌县| 宣汉县| 马尔康县| 大城县|