電化學水分解作為一種可持續的、綠色的制氫和制氧方法,受到了人們的廣泛關注。貴金屬基材料被認為是目前最有效的水分解電催化劑,但貴金屬的稀缺性和成本高限制了它們的大規模應用。另外,現有的非貴金屬電催化劑難以同時滿足高效、穩定、低成本的要求。因此,設計并開發有效的非貴金屬基電催化劑對于電催化水分解的進一步發展具有重要意義。
基于此,英國倫敦大學學院何冠杰和鄭州大學黃佳佳等采用一步水熱法在鎳泡沫表面合成了鈷摻雜的鉬酸鑭微花(Co-ALMO@NF),作為水分解的雙功能電催化劑。
由于Co-ALMO@NF具有較大的活性表面、晶格缺陷和快速電荷輸運的導電通道等特點,其電催化性能良好。在1.0 M KOH溶液中,Co-ALMO@NF分別需要349/341 mV的過電位就能實現以600 mA cm?2的高電流密度進行析氫反應(HER)和析氧反應(OER)。
此外,在堿性介質中,使用Co-ALMO@NF組裝的雙電極系統僅需要1.52 V的低電池電壓就能達到10 mA cm?2的電流密度,而且該系統具有優異的長期穩定性。
實驗結果和理論計算表明,Mo和Co分別是HER和OER的特定活性位點,通過構建晶格缺陷增加了催化劑的活性中心和電導率,增強了電子的相互作用,加速了催化劑結構中的電荷轉移,提高了催化劑的電催化性能。
此外,摻雜Co會使催化劑的d帶中心發生負移,從而降低吸附強度,從而提高了OER活性??紤]到該催化劑優異的催化性能,以及低成本和簡便的合成,Co-ALMO@NF作為一種可持續的電極材料,在工業應用的水分解制氫方面具有很大的應用前景。
Multilayered Molybdate Microflowers Fabricated by One-Pot Reaction for Efficient Water Splitting. Advanced Science, 2023.?DOI: 10.1002/advs.202206952