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东南大学王金兰教授课题组在电解水制氢催化剂的研究中取得重要进展
发布时间: 2017-08-28                    访问次数: 93


近日,东南大学物理学院王金兰教授课题组在材料类顶级刊物Nano Letters (影响因子12.71)上发表题为纳米片负载的单原子双功能电解水催化剂Nanosheet Supported Single-Metal Atom Bifunctional Catalyst for Overall Water Splitting)的论文。论文首次提出电解水制氢的单原子、双功能催化剂的概念,设计了β12型硼单层负载单原子Ni (Ni1/β12-BM)的双功能催化剂用于水的全分解,为电解水制氢催化剂的研究提供了一个全新的思路。

氢气是下一代清洁能源的最佳候选之一,而电解水制氢是目前最有效的制氢方法。高效、低廉、稳定的电催化剂用以降低过电势、提高反应速率是电解水制氢商业化应用的前提,因此备受关注。电解水制氢的双功能催化剂(能同时高效催化析氢反应和析氧反应)与两个单功能催化剂((分别催化析氢反应和析氧反应)相比,具有更高的催化性能以及更低的制备成本。而单原子催化剂相对于传统催化剂来说,无论是催化活性还是选择性都有着极大的提高。具有双功能的单原子催化剂将会集两种催化剂的优势于一身,因而具有十分重要的经济效益和科学价值。

基于β12型硼单层独特的几何结构,结合多种理论手段,王金兰教授团队设计了首个“单原子、双功能”催化剂,Ni1/β12-BM,用于水的全分解。该催化剂催化析氢反应和析氧反应的理论过电势分别为0.06 V和0.40 V,并且具有非常高的稳定性。此外,他们还设计了一条以NiCl2为前驱体、合成Ni1/β12-BM催化剂的途径。该工作的第一作者是东南大学物理学院15级博士生凌崇益,王金兰教授和内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授为通讯作者。

以上工作受到国家杰出青年基金、国家重点研发计划、江苏省“333高层次人才培养工程”等项目资助。(物理学院)

论文链接为:http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b02518