李继森教授，JMCA观点：MOFs基磷化钌复合物用于全pH范围的高效析氢- 大数跨境

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李继森教授，JMCA观点：MOFs基磷化钌复合物用于全pH范围的高效析氢

科学材料站

2021-05-10

导读：该观点文章以MOFs为前驱体，经多步处理制备富磷的磷化钌基复合物(RuP2@PC)，用于全pH范围的析氢性能研究

本文要点

MOFs基磷化钌复合物用于全pH范围的高效析氢

第一作者：李继森

通讯作者：李继森*

单位：济宁学院

研究背景

面对能源危机和环境污染问题，绿色、高效、可持续能源的开发和利用受到广泛关注。氢是一种理想的能源载体，具有能量密度高、可循环利用和绿色环保等优点。

目前，电解水制取氢气是最有前景的方式。但是，过高的电能消耗增加了制氢成本导致水电解制氢技术进展缓慢。为此，有效降低阴极析氢反应的过电位，可实现低电位下的大电流产氢。

当今，铂基贵金属催化剂被认为是最优的析氢催化剂，但高昂的价格和有限的储量限制了其广泛的应用。因此，发展低成本、高效的非铂电解水析氢催化剂成为研究的热点。

本文以金属-有机骨架化合物（MOFs）为前驱体，经离子交换-热解-洗涤-磷化过程，制备富磷的磷化钌基复合物（RuP2@PC）。进而，将其作为电催化剂用于全pH范围的析氢性能研究。本文为新型高效、稳定析氢催化剂的制备指明新方向。

文章简介

近日，来自济宁学院的李继森教授，在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A上发表题为“RuP2-based hybrids derived from MOFs: highly efficient pH-universal electrocatalysts for hydrogen evolution reaction”的观点文章。

该观点文章以MOFs为前驱体，经多步处理制备富磷的磷化钌基复合物(RuP2@PC)，用于全pH范围的析氢性能研究

图1. RuP2@PC合成示意图。

本文要点

过渡金属富磷型磷化物由于具有高催化活性及电化学稳定性，被认为是未来替代铂基贵金属催化剂的理想材料之一。然而，富磷型过渡金属磷化物的熔点低、热稳定性差等缺点导致其难以可控合成。

李继森教授课题组结合金属-有机骨架化合物的优点，采用其为原料，经多步处理方法成功合成了磷掺杂多孔碳封装的磷化钌杂化材料（RuP2@PC）。

研究结果表明，制备所得复合材料在碱性，酸性和中性条件下，均展现出与贵金属铂媲美的析氢性能。尤其是，作为碱性析氢电催化剂，在电流密度为10 mA cm-2时，其过电位仅为78.9 mV；塔菲尔斜率为36.7 mV dec-1；优于商业铂碳催化剂。该优异的催化性能源于富磷的磷化钌和磷掺杂多孔碳的协同作用。更重要的是，该研究工作中使用的贵金属钌价格仅为铂的10%，表现出广阔的应用前景。

这一研究成果已于Journal of Materials Chemistry A 在线发表。文章的第一作者/通讯作者为李继森教授。

图2. RuP2@PC在碱性条件下的析氢性能图。(a) LSV图；（b）电流密度为10和20 mA cm-2时的过电位；（c）塔菲尔斜率；（d）Cdl；（e）1000 CVs循环前后的LSV图；（f）电流密度为10 mA cm-2时电流-时间图

文章链接

RuP2-based hybrids derived from MOFs: highly efficient pH-universal electrocatalysts for hydrogen evolution reaction

https://doi.org/10.1039/D1TA01868J

通讯作者介绍

李继森教授。

2015年博士毕业于南京师范大学化学与材料科学学院，师从南京师范大学化学与材料科学学院兰亚乾教授和戴志晖教授，随后在山东师范大学化学化工与材料科学学院唐波教授课题组从事博士后研究工作。现为济宁学院化学与化工系教授。一直从事与能源相关的纳米新材料的设计与合成。以第一作者/通讯作者身份在Nat. Commun., JMCA, ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Commun.等学术刊物上发表23篇研究论文，被引用1700余次。