研究团队选择富含缺陷的氮磷共掺杂碳纳米片(D-NPC)作为载体,通过原子沉积法使分离的钌纳米粒子和载体之间产生强相互作用,借助缺陷处的N和Ru的强相互作用,增加表面活性位点活性,抑制Ru颗粒的熟化和脱落,从而拓宽了Ru/D-NPC应用pH(7-14)范围,提升电解质催化剂的活性(产品优于目前商用Pt/C催化剂)和稳定性。
序号 |
题目 |
发表 期刊 |
时间 |
1 |
Ru-regulated electronic structure CoNi-MOF nanosheets advance water electrolysis kinetics in alkaline and seawater media |
J. Colloid. Interf. Sci. |
2024 |
2 |
A co-axial structure composed of RuO2 on defective N-doped carbon nanotubes as a highly efficient electrocatalyst for overall water splitting |
Inorg. Chem. Front., |
2024 |
3 |
Altered electronic structure of trimetallic FeNiCo-MOF nanosheets for efficient oxygen evolution |
Chem. Commun. |
2023 |
采用来源广泛、价格低廉的均苯三酸为配体,在室温下制备了FeNiCo-MOF二维纳米片材料。最后经过电化学测试,发现该纳米片是在室温下表现出优异的OER活性和耐久性。具体来说,对OER反应,它只需要239 mV的过电位就能提供10 mA cm-2的电流密度,在20 mA/ cm-2下长期稳定运行超过35小时。这项工作突出了直接利用MOFs纳米片作为OER电催化剂的巨大潜力。
固态储氢
所研制的固态储氢材料具有更高的比表面积,所暴露的活性表面利于氢气的吸附与解离,在340 ℃下储氢量最高可达 7 wt.%。固态储氢材料放氢过程表观活化能(Ea)随转化率(α)发生持续变化,材料脱氢时MgH2收缩体积,分解动力学受界面控制和沿晶界的相变速度影响。原位合成了具有氧空位(Ovac)缺陷的Mg2Ni-Ce6O11二元纳米催化剂。Mg/Mg2Ni界面处的Mg2Ni在氢吸收/解吸过程中促进H2分子解离并储存H为晶格氢,而Ce6O11表面上的Ovac缺陷起到H2分子捕获位点的作用。
通过机械力化学在Mg表面原位生成富含氧空位的Mg2Ni-Ce6O11双功能纳米催化剂,使得放氢峰温和表观活化能分别降低115.8℃和63.89 kJ/mol,实现快速吸放氢(在340℃下,1min吸氢量达3.61wt%,5min放氢量大5.01wt%)。研究发现,Ce6O11表面的氧空位缺陷可以捕获H2分子,而Mg/Mg2Ni界面处的Mg2Ni在吸氢时起到解离H2的作用,在放氢时弱化Mg-H键并作为“氢泵”传递H原子,表明了Mg2Ni和Ce6O11的协同催化效应。
