迪奥斯科雷亚球种子皮的焦炭作为气进化反应的电催化剂-实验和理论研究
Edith C Unoka1,2, J U Iyasele3, I E Uwidia3
1Department of Chemical Sciences, Dennis Osadebay University, Asaba, Nigeria. edith.unoka@dou.edu.ng.
迪奥斯科雷亚球种子皮的水炭表明,作为进化反应 (HER) 的电催化剂具有前途. DBP@H_150和DBP@H_200表现出极好的催化活性和稳定性,能量差距和电容之间有很强的相关性.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 这项研究探讨了从 Dioscorea bulbifera 种子皮中提取的水炭作为新型电催化剂的潜力.
- 在150°C (DBP@H_150) 和200°C (DBP@H_200) 生产的碳化合物,正在研究它们在进化反应 (HER) 中的有效性.
研究的目的:
- 为了合成和表征 Dioscorea bulbifera 种子皮衍生水炭 (DBP@H) 用于电催化应用.
- 在不同的pH条件下评估这些水炭在演化反应 (HER) 中的电催化性能.
- 为了研究水炭的电子特性 (能量差距) 和电化学性能 (双层电容) 之间的相关性.
主要方法:
- 在150°C和200°C的温度下进行化合物合成.
- 使用FTIR,BET表面积分析和Boehm定位进行表征.
- 电化学评估包括双层电容 (Cdl) 测量,电化学阻抗光谱 (EIS) 和线性扫描电压测量 (LSV).
- 密度函数理论 (DFT) 计算以确定电子属性,如HOMO-LUMO能量差距.
主要成果:
- 与DBP@H_200 (1.5mF在中性pH) 相比,DBP@H_150显示出更高的双层电容 (Cdl) 值 (2.0mF在中性pH).
- 电化学阻抗光谱 (EIS) 显示DBP@H_150 (48.0 Ω) 的电荷转移电阻 (Rct) 比DBP@H_200 (60.0 Ω) 低.
- 表格斜率值表明两种水炭的异常电催化活动,DBP@H_150在96.2 mV dec−1和DBP@H_200在124.1 mV dec−1.0时.
- DFT的计算显示DBP@H_200具有更高的HOMO-LUMO能量差距 (5.688 eV),这表明化学稳定性得到了增强.
- 在各种pH环境下,水炭的能量差距与它们的双层电容之间观察到强烈的正相关性 (>0.8).
结论:
- Dioscorea bulbifera 种子皮的水炭是进化反应 (HER) 的有效电催化剂.
- 在150°C (DBP@H_150) 产生的酸盐表现出优越的电催化活性和电容.
- 电子结构,特别是能量差距,与水炭的电化学性能和稳定性密切相关.
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