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纳米片负载的单原子双功能电解水催化剂

氢气是下一代清洁能源的最佳候选者之一,而电解水制氢是目前最有效的制氢方法。利用高效、低廉、稳定的电催化剂来降低过电势、提高反应速率是电解水制氢商业化应用的前提。电解水制氢的双功能催化剂(能同时高效催化析氢反应和析氧反应)与两个单功能催化剂(分别催化析氢反应和析氧反应)相比,具有更高的催化性能及更低的制备成本。而单原子催化剂相对于传统催化剂来说,无论是催化活性还是选择性都有着极大地提高。具有双功能的单原子催化剂集两种催化剂的优势于一身,具有十分重要的经济效益和科学价值。


近日,东南大学物理学院王金兰教授(点击查看介绍)课题组与美国内布拉斯卡大学曾晓成教授(点击查看介绍)课题组合作,结合多种理论手段,设计了首个电解水制氢的“单原子、双功能”催化剂Ni112-BM。该催化剂基于β12型硼单层独特的几何结构,充分利用过渡金属原子优异的催化性能,有望实现水的全分解,其催化析氢反应和析氧反应的理论过电势分别只有0.06 V和0.40 V,且具有非常高的稳定性。该单原子、双功能催化剂可以NiCl2作为前驱体,通过湿化学的方法来合成。


该工作首次提出电解水制氢的“单原子、双功能”催化剂的概念,为电解水制氢催化剂的研究提供了一个全新的思路。这一成果近期发表在Nano Letters 上,文章的第一作者是东南大学物理学院15级的博士生凌崇益,东南大学物理学院的王金兰教授和内布拉斯加大学林肯分校的曾晓成教授(千人计划B)为共同通讯作者。


以上工作受到国家杰出青年基金、国家重点研发计划、江苏省“333高层次人才培养工程”等项目的资助。


该论文作者为:Chongyi Ling, Li Shi, Yixin Ouyang, Xiao Cheng Zeng, Jinlan Wang

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):

Nanosheet Supported Single-Metal Atom Bifunctional Catalyst for Overall Water Splitting

Nano Letters, 2017, 17, 5133, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02518


导师介绍

王金兰

http://www.x-mol.com/university/faculty/31094

曾晓成

http://www.x-mol.com/university/faculty/26818


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