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陰離子交換膜水電解槽（AEMWE）中的堿性析氫反應（HER）是一種很有前途的大規模工業制氫氣方法，但由于無法在安培級電流密度下持續地在低過電位下操作HER催化劑，嚴重阻礙了其發展。

基于此，云南大學胡廣志教授等人報道了一種通用配體交換（MOF-on-MOF）調制策略，并合成了超細Fe₂P和Co₂P納米顆粒，錨定在N和P-雙摻雜的碳多孔納米片上（Fe₂P-Co₂P/NPC）。Fe₂P-Co₂P/NPC催化劑只需要175 mV的低過電位就能達到1000 mA cm^-2的電流密度。其中，太陽能驅動的水電解系統實現了創紀錄的穩定的太陽能-氫轉換效率，達到20.36%。此外，該催化劑可以在實際的AEMWE中穩定地以1000 mA cm^-2的速度運行1000 h。

VASP解讀

通過DFT計算，作者研究了Fe₂P-Co₂P/NPC催化劑的催化機理。與Fe₂P/NPC和Co₂P/NPC的電子分別富集在Fe和Co位點不同，Fe₂P-Co₂P/NPC的電子密度通過從Fe和Co原子向P原子的電子流逆轉而在P位點重新分布和富集，可能導致氫中間體吸附較弱。Fe₂P-Co₂P/NPC的界面區域可以積累大量的電子，有利于反應物與Fe₂P-Co₂P/NPC表面的界面反應性。

此外，Fe₂P/NPC、Co₂P/NPC和Fe₂P-Co₂P/NPC的投影態密度（PDOS）顯示，Fe₂P/NPC、Co₂P/NPC和Fe₂P-Co₂P/NPC由于適當的費米能級而表現出優異的導電性。三種體系中Fe₂P-Co₂P/NPC的費米能級DOS值最高，表明其電導率最大。Fe₂P-Co₂P/NPC中Fe和Co的d帶中心比Fe₂P/NPC中的Fe和Co的d帶中心和Co₂P/NPC中的Co的d帶中心離費米能級遠，與中間體的結合較弱。

結果表明，經過快速配體交換反應，Fe₂P-Co₂P/NPC比Fe₂P/NPC和Co₂P/NPC更有效地優化了Fe和Ni原子的電子態，顯著提高了其HER催化活性。

MOF-on-MOF-Derived Ultrafine Fe₂P-Co₂P Heterostructures for High-Efficiency and Durable Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers. ACS Nano, 2023, DOI: 10.1021/acsnano.3c09020.

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云南大學ACS Nano：Fe2P-Co2P/NPC助力高效耐用的AEMWE！

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