利用热力学有利的反应如肼(N2H4)氧化反应(HzOR，N2H4+4OH−→N2+4H2O+4e−，−0.33 VRHE)代替缓慢的阳极析氧反应(OER，2OH−→H2O+1/2O2+2e−，1.23 VRHE)辅助水电解可以大大降低制氢电耗。
在肼分解系统(OHzS)中，开发具有高活性和耐久性的HzOR和HER双功能电催化剂对于促进肼氧化辅助水分解产氢的实际应用至关重要。然而，肼在阳极的完全电氧化和水在阴极的解离动力学主要取决于反应中间体与催化剂表面的相互作用。因此，设计具有中等吸附能和ΔGH*的高效、低成本的双功能催化剂对于实现OHzS绿色制氢的低能耗、高效率具有重要意义。基于此，中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林和崔香枝等通过原位水解刻蚀的方法，在CoP纳米片中引入了具有强吸附能力的钨桥氧物种[W-O](6W-O-CoP/NF)。引入的[W-O]物种不仅可以作为H2O和N2H4分子的强吸附位点，分别加速H2O的阴极解离和N2H4的阳极完全氧化，而且可以通过[W-O]基团上的桥连O调控Co位点的d带中心，进而促进Heyrovsky步骤，从而提高催化性能。此外，[W-O]的引入同时诱导了CoP纳米片的多孔结构，从而产生了高暴露的活性位点、良好的亲水性和快速的传质动力学。实验结果表明，所制备的6W-O-CoP/NF在碱性溶液中进行HER反应时，达到1000 mA cm−2电流密度仅需185.6 mV的低过电位；对于HzOR，只需要78.99 mV的电位即可达到1000 mA cm−2的电流密度，Tafel斜率为8.43 mV dec−1，优于大多数报道的非贵金属或贵金属催化剂。此外，以6W-O-CoP/NF为阳极和阴极催化剂组装的的电解槽，在0.165 V的低电池电压下，可以提供100 mA cm−2的电流密度，比碱性水电解槽低了1.634 V，大大降低了产氢电耗。并且，这种HER/HzOR电解槽可以由两个串联组装的DHzFC驱动，实现在不需要任何外部电源的情况下自供电生产H2(产H2速率高达3.53 mmol cm−2 h−1)。Adsorption Site Regulations of [W–O]-Doped CoP Boosting the Hydrazine Oxidation-Coupled Hydrogen Evolution at Elevated Current Density. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01185-4
目前评论：0