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楊秀榮院士最新Nature子刊:Ru、Ir摻雜有效調控NiV-LDH電催化劑原子及電子結構

來源:分析化學 閱讀數:1016 時間:2019-09-04 09:56:02


通訊作者:邢志財、楊秀榮

通訊單位:中國科學院長春應用化學研究所


研究背景

氫氣是一種具有高能量密度且環境友好的清潔能源,電解水制氫是一種非常有應用前景的技術。電催化裂解水包括陰極析氫反應(HER)和陽極析氧反應(OER)兩個半反應。目前,采用Pt基,Ru基,Ir基等貴金屬充當HER和OER的電催化劑,但考慮到貴金屬價格昂貴且儲量較少,故對多種非貴金屬材料進行研究,然而大部分非貴金屬材料的催化活性均不如貴金屬。因此,可將少量貴金屬引入到非貴金屬材料中,既可提高非金屬材料的催化性能,也可減少貴金屬的用量,降低成本。

成果速覽

近日,楊秀榮院士團隊報道了電催化水裂解的最新研究成果。該研究采用水熱法將少量貴金屬Ru或Ir摻入NiV-LDH中,制備高活性的雙功能電催化劑。


同時通過XPS、XANES、EXAFS等表征手段,證明了貴金屬與NiV-LDH之前的相互作用,對催化劑電子結構的影響;深入論證了由于Ru或Ir的摻入,導致Ni和V的局部原子結構發生的變化,以及V空位的存在。


Debye–Waller因子表明催化劑中嚴重扭曲的八面體V-Ni/V,這正巧妙的調控了催化劑局部配位環境,從而提升了催化活性。


該成果以“Atomic and electronic modulation of self-suppored nickel-vanadium layered double hydroxide to accelerate water splitting kinetics”為題與2019年8月29日發表在國際期刊Nature Communications上。

圖文導讀


圖1 催化劑形貌結構表征



圖2 催化劑精細結構表征-XPS



圖3 催化劑精細結構表征-XANES和WT-EXAFS



圖4 催化劑HER性能



圖5 催化劑OER性能



圖6 催化劑穩定性及法拉第效率圖



圖7 催化劑HER及OER機理示意圖及DFT計算


文獻信息

Atomic and electronic modulation of self-supported nickel-vanadium layered double hydroxide to accelerate water splitting kinetics  

(Nature Communications,2019,DOI: 10.1038/10.1038/s41467-019-11765-x)
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-019-11765-x
來源:催化開天地

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