咨询电话:021-58952328
Chem. Eur. J. :基于钼多酸合成焦磷酸钴-氮化钼/氮碳高效析氧电催化剂2025-02-17
南京信息工程大学唐雨佳课题组基于Keggin型多酸PMo12,采用两步法成功制备了含有焦磷酸钴、氮化钼和掺杂氮碳的多组分Co2P2O7-MoN/NC复合材料用于高效的电催化水氧化。

人类对清洁和可再生能源日益增长的需求极大地影响了当今社会全球经济的发展。氢能具有清洁、无污染、能量密度高、原料来源广泛等优点,是最具前景的新能源之一。作为切实可行的产氢技术,电催化分解水中的析氧反应(OER)存在能垒高、动力学缓慢等问题。因此,开发高效且耐用的非贵金属基OER电催化剂仍然是一个巨大的挑战。基于过渡金属制备的多组分复合材料有望用作高效的析氧电催化剂。

 

 

1
图 1. 采用两步法制备Co2P2O7-MoN/NC复合材料的示意图

8
图 2. 碱性条件下测试的Co2P2O7-MoN/NC复合材料及其对比样的电催化OER性能

基于此,南京信息工程大学唐雨佳课题组结合了焦磷酸盐、氮化物、非金属源三者的独特优势,以PMo12、焦磷酸盐和二氰二胺为原料,采用简单的两步法成功制备了一种含焦磷酸钴、氮化钼和氮掺杂多孔碳的多组分复合材料Co2P2O7-MoN/NC。活性金属和非金属多组分物种之间的协同作用,使Co2P2O7-MoN/NC在OER方面表现出卓越的电化学活性和耐久性。在电流密度10 mA cm-2处的过电位为278 mV,Tafel斜率为83.3 mV dec-1,并且在碱性溶液中长期电催化稳定100小时以上。OER后的结构探究表明,在电化学氧化过程中,MoN组分的结构部分坍塌并溶解到电解液中,且在电催化剂表面新形成了一层CoOOH纳米薄片。这些结果表明,稳定的Co2P2O7、部分结构坍塌的MoN、N/C掺杂和新形成的CoOOH组分之间产生了有效的协同效应,有利于暴露丰富的活性位点,提高质子转移能力,显著改善了电催化OER性能。

该工作基于一种简便可实现的技术手段并结合目前电催化剂研究多种趋势,优势互补、质效提升,为能源转换应用中调控多组分以制造高效的过渡金属基电催化剂提供了一条前景广阔的途径。

文信息

Structural Regulation of a Multi-Component Co2P2O7-MoN/NC Electrocatalyst for Efficient Oxygen Evolution Reaction

Man Jin, Yan Zou, Bo-Cong Shi, Yu-Jia Tang, Ting-Ting Liu, Li-Ming Liu, Dongsheng Geng

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202403235