原位表征技术揭示NiS2电催化析氢活性位点技术研究

本文摘要:【章节】电催化及光电催化分解成水是绿色环保的制氢途径。在过去的几十年间,过渡性金属硫族化合物作为最有期望替换贵金属的析氢催化剂,获得了普遍的研究和注目。尽管大量研究工作已发掘出种类多样、高效平稳的析氢催化剂,在催化机理和活性位点等方面还有待更进一步的理解。 特别是在在碱性电解质溶液中,过渡性金属硫族化合物在析氢过程中再次发生了不可逆的成分及结构变化,其催化机理和活性位点愈发扑朔迷离。

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【章节】电催化及光电催化分解成水是绿色环保的制氢途径。在过去的几十年间,过渡性金属硫族化合物作为最有期望替换贵金属的析氢催化剂,获得了普遍的研究和注目。尽管大量研究工作已发掘出种类多样、高效平稳的析氢催化剂,在催化机理和活性位点等方面还有待更进一步的理解。

特别是在在碱性电解质溶液中,过渡性金属硫族化合物在析氢过程中再次发生了不可逆的成分及结构变化,其催化机理和活性位点愈发扑朔迷离。【成果概述】近日,厦门大学化学化工学院郑南峰、傅钢教授课题组与台湾大学化学系陈浩铭副教授课题组(联合通讯作者)在之前用电化学原位X射线吸收光谱(XAS)研究镍-硫醇配位聚合物电催化析氢活性中心的基础上,更进一步用电化学原位XAS序研究了过渡性金属硫化物NiS2在碱性溶液中电催化析氢的活性位点,加剧了对碱性条件下过渡性金属硫化物电催化析氢反应机制的解读,并在此基础上设计出有性能出色的电催化剂应用于搭起仅有电解水装置。

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研究人员将泡沫镍基底上的Ni(OH)2纳米片展开高温硫化处置,获得了生长在泡沫镍上的NiS2纳米片(NF-NiS2)。在1MKOH溶液中展开电化学活化时,该NF-NiS2电极的构成及结构再次发生了显著的变化,原先的NiS2纳米片渐渐转化成为更加细小的Ni纳米片,电极比表面积减小;原位电还原成的Ni0不利于水的离解,从而具备更高的析氢活性;这些Ni纳米片不易被空气氧化或阳极水解,将原位电还原成分解的Ni0阳极水解,从而原位分解覆盖面积在电极表面的Ni(OH)2薄层,使电极具备更加强劲的析氧活性。


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