EES: 原位X射线光谱研究析氧电催化剂上类似变色龙的结构自优化
雨辰 雨辰 2020-10-24

析氧反应(OER)电催化剂的不明确机理极大地阻碍了它们在可再生和清洁能源转化方面的工业应用。

有鉴于此,中国科学技术大学宋礼教授等人,设计制备了硫化钴催化剂,以全面研究在中性/碱性条件下OER的性能。

本文要点

1合成了Co9S8-SWCNT,来研究在中性和碱性电解质中生成真正催化剂的结构自优化。值得注意的是,重构的催化剂在不同的电解质中显示了优异的OER性能,超过了大多数报道的非贵金属基催化剂。

2基于同步加速器的操作X射线光谱研究和电子显微镜观察相结合,在中性和碱性电解质中,硫化钴析氧电催化剂都具有类似变色龙的结构自优化。在实际工作条件(pH梯度、电势等)的驱动下,不同的催化位点可以被显著活化。

3特别是,在碱性条件下,负载在具有残留S物种的单壁碳纳米管(CoOOH-SWCNT)上的CoOOH被确定为真正的催化剂,而不是完全转化的CoOOH-SWCNT,而被氧化的CoS-SWCNT(O-CoS-SWCNT)在中性条件下形成为真正的催化剂。毫无疑问,这种用不同钥匙开不同锁的机制及其微观结构上的优势,共同保证了在不同电解质中均具有较高的催化活性。

总之,该工作提供了一种有前途的催化剂,并阐明了催化剂结构自优化过程的本质,同时为化学和催化领域提供了新思路。

参考文献:

Dengfeng Cao et al. Operando X-ray Spectroscopically Visualizing a Chameleon-Like Structural Reconstruction on Oxygen Evolution Electrocatalyst.    Energy Environ. Sci., 2020.

DOI: 10.1039/D0EE02276D

https://doi.org/10.1039/D0EE02276D


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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