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林健健教授團隊在水電解研究領域取得新進展
作者:林健健  來源:化學院  編輯:臧傳永   點擊:[] 日期:2020年07月24日

近年來,隨着化石燃料的加速消耗,綠色可再生和清潔能源的充分利用變得迫在眉睫。電化學水分解被認為是生產清潔、可持續和環境友好的能源化學燃料(例如氫氣)的最有希望的戰略之一。然而,用低成本材料開發用於氧氣析出反應(OER)和氫氣析出反應(HER)的高性能雙功能電催化劑一直是電化學水分解中的巨大挑戰。近日,青島科技大學化學院青年泰山學者林健健教授團隊,利用鈷、鐵元素之間的協同效應,改變了鐵硫基催化劑的電子結構,使其暴露更多的活性位點,有效增強了電化學活性。團隊相關工作以Efficient Co-doped Pyrrhotite Fe0.95S1.05Nanoplates for Electrochemical Water Splitting為題發表在《Chemical Engineering Journal》(2020, 125069, IF=10.652,中科院一區TOP期刊,DOI: 10.1016/j.cej.2020.125069)。該成果以青島科技大學為第一署名單位和唯一通訊單位,鄭德華博士為第一作者,18級碩士研究生荊忠鑫為第二作者。

團隊成員採用簡單的一鍋水熱法合成製備了Fe0.95-xCoxS1.05納米顆粒,並將其作為電解水催化劑進行了一系列電化學性能測試。發現,黃鐵礦Fe0.95S1.05中的Fe2+或Fe3+通過晶體同構被Co2+取代,顯著提高了催化活性。對於析氧反應,Fe0.9Co0.05S1.05催化劑在20 mA/cm2的電流密度和270 mV的工作過電勢下,具有極小的Tafel斜率(46 mV/dec)。對於析氫反應,Fe0.9Co0.05S1.05催化劑在10 mA/cm2電流密度時需要342 mV的低過電勢,而Tafel斜率僅為114 mV/dec,並且具有較好的操作穩定性。這項工作為發現有效的雙功能且低成本的水電解電催化劑材料提供了新的參考。

同時,團隊製備的鈷基磷化物材料同樣具有高效的析氧反應活性,相關工作發表在《Chemical Engineering Journal》(2020, 125245, IF=10.652,DOI:10.1016/j.cej.2020.125245)

文章鏈接://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720310615

文章鏈接://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720312377?via%3Dihub

本工作得到了國家自然科學基金、山東省泰山學者人才工程、山東省自然科學基金、山東省生態化工合作創新開放課題等項目的資助。

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