温州大学王舜教授团队ACB：Pt诱导电子调控的NiFe LDH材料用于大电流密度电解水催化剂- 大数跨境

首页

温州大学王舜教授团队ACB：Pt诱导电子调控的NiFe LDH材料用于大电流密度电解水催化剂

科学材料站

2023-03-30

导读：电解水被认为是生产氢气的高效和清洁手段，其中碱性电解在成本、稳定性和工业化方面显示出关键优势

文章信息

通过Pt诱导电子调控的NiFe LDH用于1000 mA cm^-2电流密度下超稳定的水分解催化剂

第一作者：何雪东，韩翔

通讯作者：王娟，王舜，金辉乐

单位：温州大学

研究背景

氢能源因其能量密集和碳中性被认为是取代传统化石燃料最有前途的能源载体之一。然而，裂解或重整化石燃料仍然是工业制氢的主要途径。电解水被认为是生产氢气的高效和清洁手段，其中碱性电解在成本、稳定性和工业化方面显示出关键优势。碱性电解水的效率仍然受到析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的迟缓动力学的限制，这一点在在大电流密度下尤甚。目前，贵金属材料仍然是最先进的水电解催化剂。然而，成本高和稳定性差限制了它们的大规模应用。

本文要点

1、电化学合成铂负载的NiFe层状双氢氧化物（Pt-NiFe LDH）。采用两步法，先在泡沫镍上沉积NiFe LDH后，通过循环伏安扫描得到了Pt-NiFe LDH。

图一、催化剂的制备及其形貌表征

2、研究了Pt-NiFe LDH的HER和OER性能。HER过电位仅36 mV（10 mA cm^-2），OER过电位198 mV（10 mA cm^-2）。这领先于商业的Pt/C和IrO₂催化剂，并且由Pt-NiFe LDH构成的两电极全解水装置可以在室温下1 A cm^-2的电流密度下稳定运行3000 h以上。

图二：原位光学显微镜观察气泡溢出情况及其两电极水分解性能

3、原位Raman表明当电位高于1.4 V，Ni转换为NiOOH，进一步基于DFT的理论计算表明在NiFe LDH上引入Pt团簇改变了NiFe LDH和Pt周围的电子结构从而进一步降低了OER的能量壁垒。

这项工作为合理设计双功能HER/OER电催化剂提供了新的见解和思路。

图三：原位Ramn及其DFT计算。

文章链接

X. He, X. Han, X. Zhou, J. Chen, J. Wang*, Y. Chen, L. Yu, N. Zhang, J. Li, S. Wang*, and H. Jin* Appl. Catal. B 2023 DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122683

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122683

通讯作者简介

王娟，副教授，硕士生导师，现就职于温州大学化学与材料工程学院。主要从事纳米材料的设计合成及其在能源储存与转化中的应用。近五年以第一作者身份在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem、Adv. Mater.等SCI期刊发表多篇论文。

金辉乐，研究员，博士生/硕士生导师，现为温州大学化学与材料工程学院副院长。长期致力于面向能量转换与存储的碳基纳米结构材料的设计合成、结构调控及应用的基础研究与产业化开发工作。近五年，先后主持3项国家自然科学基金项目、1项浙江省自然科学基金项目及4项企业产业化研发项目(约 300 万)，相关研究发表SCI学术论文131篇，包括 Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.，并应邀为Angew. Chem. Int. Ed.、Advanced Energy Materials以及Small等期刊撰写综述论文。

获授权中国发明专利90项，申请国际PCT发明专利2项，参编教材3部。担任 Wiley 出版集团国际学术期刊《Carbon Energy》的执行编辑和《Frontiers in Chemistry》编委， 2022年入选俄罗斯自然科学院院士，入选 2020 年浙江省“万人计划”青年拔尖人才，入选斯坦福大学公布的 2022 年全球前 2%顶尖科学家榜单。

王舜，二级教授，博士生/硕士生导师，国务院政府特殊津贴人员，现为温州大学副校长、温州大学新材料与产业技术研究院院长、《Carbon Energy》主编。入选英国皇家化学会会士、国家百千万人才工程、国家有突出贡献中青年专家、浙江省万人计划创科技新领军人才等。长期致力于面向高效能量储存与转化的碳基和碲基三维超结构纳米材料的原创性设计、制备、多尺度结构与性能关系的基础科学研究和应用探索。

在国际高水平期刊Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy以及Energy Storage Mater.等上发表SCI论文180余篇。申请PCT国际发明专利2项，获1项美国授权；申请国家发明专利140余项，授权国家发明专利70多项。与John Wiley & Sons Inc.公司合作创办学术期刊《Carbon Energy》并担任主编，主导创办具有独立法人资质的新型产业研究院——浙南科技城-温州大学新材料与产业技术研究院，引进10余家新材料与新能源的初创型科技企业，助推区域经济发展。

科学材料站招聘信息

科学材料站招聘2023年电催化工程师（二氧化碳还原方向，硕士研究生）

同时招收其他方向研究生（电化学、电池、电镀、电解水、燃料电池、MEA开发等）、本科生（化材专业）、实习生等，详情请咨询！