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郑州大学许群&崔鑫炜AEM：新型二维非vdW异质结构用于高效的全水分解

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郑州大学许群&崔鑫炜AEM：新型二维非vdW异质结构用于高效的全水分解

郑州大学许群&崔鑫炜AEM：新型二维非vdW异质结构用于高效的全水分解

科学材料站

2020-10-28

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导读：本文利用晶间生长机制，制备了二维非vdW-Co2N纳米片桥接的集成电催化异质系统，其显示出优越的水裂解性能。由于Co2N纳米片在本质上是非vdW的，因此在CPs内部形成了互锁结构，而在CPs外部形成了

文章信息

二维非vdW Co2N基异质结构的平面间生长，以实现高效的全水分解

第一作者：Jingyun Jiang

通讯作者：崔鑫炜许群

单位：郑州大学

研究背景

由析氢反应(HER)和析氧反应OER)组成的电化学水分解技术，在以氢燃料形式的可再生电力储存方面显示出巨大的潜力。到目前为止，最高效的全电池由RuO2（最先进的OER催化剂）和Pt/C（基准HER催化剂）组成，但由于其成本高、功能单一，应用受到限制。因此，设计和合成低成本、双功能、具有催化能垒低、电子转移速率快、结构和电化学稳定性高等特点非贵金属基电催化剂是当务之急。

文章简介

近日，郑州大学的许群教授和崔鑫炜老师在国际顶级期刊Advanced Energy Materials (影响因子：25.245) 上发表题为“Interplanar Growth of 2D Non‐Van der Waals Co2N‐Based Heterostructures for Efficient Overall Water Splitting”的研究工作。

本文利用晶间生长机制，制备了二维非vdW-Co2N纳米片桥接的集成电催化异质系统，其显示出优越的水裂解性能。由于Co2N纳米片在本质上是非vdW的，因此在CPs内部形成了互锁结构，而在CPs外部形成了2D 的CoNC@Co2N异质结构。

由于新型电子结构的集体结构优势以及它们与CPs的牢固导电连接，获得了卓越的OER，HER和全水分解性能。这项工作拓宽了研究人员在二维非vdW材料制备方面的视野，并展示了提高水分解动力学和稳定性的新视角。

本文要点

要点一：本文创新性地开发了一种新的Co-salt-in-PBDES溶液，它允许Co和N前体大量插入到高度结晶的CPs石墨烯层中。利用这种方法的优点，首次成功地从CPs中的(002)石墨平面之间的二维受限空间合成了二维非vdW Co2N纳米片，在CPs内产生了一种互锁结构。这种在石墨烯层中的约束空间制备有利于沿(113)平面形成非vdW Co2N纳米片，它可以用高活性的Co-N4基团锚定无定形CoNC，从而在CPs外形成2D CoNC@Co2N异质结构。

要点二： 这些结构优势使该集成电催化异构系统具有优异的性能，具有217 mV的OER过电位、62 mV的HER过电位、1.52 V的全水分解过电位以及280 h以上的高稳定性，其在碱性介质中的性能优于大多数双功能和非贵金属基电催化剂。

要点三：理论计算进一步表明，非vdW Co2N纳米片与CPs之间的互锁，以及Co2N纳米片与非晶CoNC之间的结合，都是强而导电的化学结合，这归功于该集成异构系统的优异性能。该工作不仅为二维非vdW材料的受限空间制备开辟了一条新途径，而且为电催化、储能、转化等领域的广泛应用提供了电催化系统集成的总体策略。

文章链接

Interplanar Growth of 2D Non‐Van der Waals Co2N‐Based Heterostructures for Efficient Overall Water Splitting

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002214

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