复合导电硫化物全水裂解催化剂研究取得新进展

随着化石燃料消耗的不断增加，开发太阳能、风能等可再生新型清洁能源越来越引起人们的关注。由于间歇性问题，将太阳能、风能等可再生新型清洁能源进行电催化能源转化和存储显得尤为重要。目前，最为有效的途径之一是通过电催化水裂解技术，把这两种能量高效地储存在化学键中，同时获得清洁能源氢气。然而，水裂解在热力学上不易发生，水裂解涉及的两个半反应，析氢反应（HER）和析氧反应（OER），都具有较高的活化势垒。适宜的电催化剂证明能够显著地降低这两个半反应的能垒与过电势。目前，贵金属Pt基材料是高效的析氢催化剂，IrO₂、RuO₂是高效的析氧催化剂。然而，这些贵金属的稀缺性和高成本，极大地限制了电催化技术大规模、可持续性地应用。因此，开发储量丰富、价格便宜的高效水裂解催化剂材料是目前发展电催化能源转化技术的当务之急。

近日，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室的邹晓新（点击查看介绍）课题组和美国罗格斯大学Asefa教授（点击查看介绍）课题组在复合导电硫化物水裂解催化剂的研究中取得了新进展。利用钴离子与Ni₃S₂纳米片的部分阳离子交换反应，制备了超小Ni_xCo_3-xS₄纳米粒子修饰的Ni₃S₂纳米片阵列材料。Ni_xCo_3-xS₄和Ni₃S₂都属于导电性硫化物。所得复合导电硫化物电极材料具有高效析氢和析氧双功能电催化性质：以该电极材料组成的碱性电解池，在1.53 V和1.80 V电压下分别获得10和100 mA /cm²的全水裂解电流密度，且保持稳定性的时间超过200 小时。该碱性电解池性能与贵金属Pt/C-IrO₂组成的电解池性能相当。

相关论文发表在Nano Energy上，第一作者为吉林大学博士研究生吴园园。

该论文作者为：Yuanyuan Wu, Yipu Liu, Guo-Dong Li, Xu Zou, Xinran Lian, Dejun Wang, Lei Sun, Tewodros Asefa* and Xiaoxin Zou*.

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Efficient Electrocatalysis of Overall Water Splitting by Ultrasmall Ni_xCo_3-xS₄Coupled Ni₃S₂ Nanosheet Arrays

Nano Energy, 2017, 35,161-170, DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.03.024

导师介绍

邹晓新

http://www.x-mol.com/university/faculty/31093

Asefa

http://www.x-mol.com/university/faculty/3036

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