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高效海水制氢,多级中空MXene量身定制低铂催化剂
2020-02-23 22:48  

自催化计,原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/BY2h54YQb8PJ9Tmvg7OsbQ


氢气(H2)作为一种清洁,可持续的能源,在替代日益枯竭的化石燃料方面具有广阔的前景。水电解是大规模生产高纯度H2的最有效,最清洁的方法之一。析氢反应(HER)是基本的电化学反应,其需要依靠高效的电催化剂来提高能源效率。为了满足HER在宽泛的运行条件下的复杂热力学要求,除了优化的H*结合能之外,还需要全面提高电荷转移速率,质子载体的吸附活化能和离子/物质扩散速率。然而,在当前的催化剂设计中很难同时实现。

为了应对这一挑战,大连理工大学邱介山和王治宇等人报道了一种简便的策略,该方法使用具有多扩散通道,大反应表面积和高电导率以及亲水性和抗聚集性的坚固骨架的多级中空MXene,可在低pH条件下定制低铂催化剂的电催化性能。


本文要点 

要点1. 多级中空MXene与超细Pt的协同作用可构建具有高Pt利用率的高效多功能催化界面,并全面增强电荷传输,H+与水的吸附活化,中间氢的结合以及离子/质量交换。

要点2. 所得的催化剂在整个pH范围内析氢的活性完全超过商用20%Pt/C的10-20倍。在1/8 Pt用量的20%Pt/C碱性电解液中,可获得最高的12.94 A mgPt-1的质量活性。

要点3. 该催化剂还具有高活性,长寿命(250小时,是Pt/C的31倍),在20%Pt/C(8小时)的法拉第效率接近100%,并且可用于在天然海水中制取氢气。


Luyang Xiu, et al. Multilevel Hollow MXene Tailored Low‐Pt Catalyst for Efficient Hydrogen Evolution in Full‐pH Range and Seawater, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.201910028

https://doi.org/10.1002/adfm.201910028



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