高耐用和高效的海水电解由有缺陷的石墨烯封闭纳米反应器实现
Zhichao Gong1, Jingjing Liu1, Minmin Yan1
1State Key Laboratory for Chemo/Biosensing and Chemometrics, Advanced Catalytic Engineering Research Center of the Ministry of Education and College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, Changsha 410082, People's Republic of China.
ACS nano
|September 13, 2023
概括
我们开发了一种新的核心纳米反应器 (NiFe@DG),用于在海水中有效的氧化演化反应 (OER) 催化,使可持续的绿色生产能够在2000小时内以最小的活性衰变.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 绿色化学 绿色化学
背景情况:
- 直接海水电解为大规模绿色气生产提供了一个可持续的途径.
- 氧化演化反应 (OER) 的高效和耐用的电催化剂是关键的局限性.
- 当前的OER催化剂在恶劣的海水条件下经常存在不良稳定性.
研究的目的:
- 开发一种高性能和耐用的OER在性海水中的电催化剂.
- 为了研究催化剂增强稳定的背后机制.
- 为了展示催化剂在海水电解器中的实际应用.
主要方法:
- 使用微波冲击策略合成NiFe@DG核心纳米反应器.
- 催化剂在性海水中的OER性能的电化学表征.
- 长期稳定性测试 (2000小时) 和电化学阻抗光谱学.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明保护机制.
主要成果:
- 在性海水中,NiFe@DG催化剂表现出218 mV (10 mA cm−2) 和276 mV (100 mA cm−2) 的低超电位.
- 催化剂表现出极好的稳定性,在连续运行2000小时后,活性衰变仅为1.0%.
- 实验和理论分析证实,来自缺陷石墨烯的内置电场可以保护NiFe合金免受化物腐蚀.
结论:
- 开发的NiFe@DG核心纳米反应器是海水电解的高效和耐用OER催化剂.
- 缺陷的石墨烯外有效地减轻了离子的攻击,提高了催化剂的寿命.
- 催化剂显示出从海水中实用的,大规模的绿色气生产的重大前景.
