天津理工大学陈衍涛教授CEJ: CoO@MoN纳米异质阵列用于高效碱性水电解制氢- 大数跨境

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天津理工大学陈衍涛教授CEJ: CoO@MoN纳米异质阵列用于高效碱性水电解制氢

科学材料站

2023-11-09

导读：天津理工大学陈衍涛教授CEJ: CoO@MoN纳米异质阵列用于高效碱性水电解制氢

文章信息

CoO@MoN纳米异质阵列作为高效析氢反应电催化剂

第一作者：党玉建

通讯作者：陈衍涛

单位：天津理工大学

研究背景

电催化水分解是目前发展绿色氢能的有效策略，在学术界和工业界引起了广泛关注。虽然铂等贵金属催化剂可以有效降低在电催化水分解制氢所需的过电位，但铂等贵金属催化剂的高成本及稀缺性问题限制其在该领域的发展，因此开发地球储量丰富、性能优异且稳定的非贵金属催化剂十分必要。本征活性和电荷转移是决定催化剂性能的关键，通过引入纳米异质结构诱导界面电荷重新分布，有效调控电子结构，有望获得具有金属性且本征活性较高的析氢反应催化剂。

文章简介

近日，天津理工大学陈衍涛教授课题组在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Hierarchical CoO@MoN heterostructure nanowire array as a highly efficient electrocatalyst for hydrogen evolution”的研究论文。通过在碳布生长MoO₃纳米线阵列，后经高温氮化处理和水热反应等手段制备了CoO@MoN纳米异质阵列。在1 M KOH中仅需65 mV的过电位即可驱动10 mA cm⁻²电流密度，并具有较小的塔菲尔斜率(55 mV dec⁻¹)。CoO@MoN纳米异质阵列结构优异的电化学析氢催化性能可归结为丰富的活性位点、金属性导致的快速电荷转移和较高的本征活性。

图1. CoO@MoN的合成路径。

文章简介

一：CoO@MoN的形貌和结构

图2 (a–c) CoO@MoN-3、(d–f) CoO@MoN-4和(g–i) CoO@MoN-5在不同倍数下的SEM以及元素分布图。

图3 CoO@MoN-4的(a) TEM、(b) HRTEM、 (c)SAED和 (d) STEM及元素分布图。

二：电化学实验数据

图4 CoO@MoN电化学实验数据

三：总结与展望

(1) 通过负载高分散CoO纳米结构改变MoN的电子结构，进而激活MoN纳米线阵列的活性位点，因此使得该电催化剂具有良好的析氢催化活性。

(2) DFT计算结果表明，CoO@MoN异质结构具有源自MoN的金属性，从而进一步促进了HER中的电子转移。

文章链接

Hierarchical CoO@MoN heterostructure nanowire array as a highly efficient electrocatalyst for hydrogen evolution

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147154

通讯作者简介

陈衍涛 教授简介：博士，天津理工大学材料科学与工程学院教授，主要从事纳米功能材料的合成及应用研究。2009年本科毕业于中国科学技术大学应用物理专业，2014年博士毕业于美国布朗大学物理化学专业。已在Nano Letters、ACS Nano、Nano Energy等期刊上发表论文20余篇，入选天津市海外高层次人才引进计划及天津市特聘教授青年学者。

第一作者简介

党玉建，天津理工大学材料科学与工程学院2021级硕士研究生。