化的1D/3D异质组装机体,用于高效的整体化分裂和超级电容器
Dengke Xiong1, Xiaoyang He1, Xuan Liu1
1Shanghai Key Lab of Chemical Assessment and Sustainability, School of Chemical Science and Engineering, Tongji University, 1239 Siping Road, Shanghai, 200092, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|October 11, 2023
概括
一个新型的化电极有效地分裂化以生产气,为传统的水分裂提供了低电压的替代方案. 这种先进的材料也显示出作为超级电容器的希望.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 传统的水分为生产依赖于氧气演化反应 (OER),它在动力学上是缓慢的.
- 寻求替代气生产方法以提高能源效率和可持续性.
- 氧化反应 (HzOR) 呈现出一种热力学上有利的生成途径.
研究的目的:
- 在泡 (CoN-Co2N@NF) 电极上构建一个异构的1D/3D化.
- 为了研究其对氧化反应 (HzOR) 的有效性,作为在水分裂中替代OER的替代品.
- 评估其在演化反应 (HER) 和超容量应用中的性能.
主要方法:
- 一个异构的1D/3D CoN-Co2N@NF电极的制造.
- 电化学表征,包括HzOR和HER的开始电位和电流密度测量.
- 微分电化学质谱法 (DEMS) 用于阐明反应途径.
- 用X射线吸收光谱 (XAS) 和现场拉曼光谱来识别催化物种.
- 理论计算以了解催化机制.
- 超容量性能测试. 超容量性能测试.
主要成果:
- CoN-Co2N@NF电极表现出了HzOR的显著催化活性,其低启动电位为-0.11V.
- 它实现了10mAcm-2的电流密度,HER的电流密度为-71mV.
- 整体的水分裂需要一个非常低的电池电压53mV在10mAcm-2.
- 在HzOR中,DEMS证实了N2释放的4e-通路.
- 根据XAS,拉曼和理论计算,化被确定为活性部位,优于氧化物.
- 电极表现出 938 F g-1 的高特异容量和作为超级电容器的卓越循环稳定性 (超过 5000 个循环的 95.8%).
结论:
- 不同结构的CoN-Co2N@NF电极是热力学上有利的HzOR的高效催化剂,为生产提供了显著的能源节约.
- 该材料的结构优化了中间吸附,并增强了HzOR和HER的催化活性.
- CoN-Co2N@NF显示双重功能作为一个有前途的超容材料,具有高能储能能力和稳定性.
