自组装的多氧金属超分子纳米片,用于高效和持久的水氧化

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
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 聚氧甲酸盐 (POM) 由于其已定义的结构和特性而引起人们的兴趣.
• 合成具有高电催化性能的基于POM的超结构是具有挑战性的.

研究的目的:

• 理性地设计和建造基于POM的结构,具有类似石墨烯的形态.
• 调查它们的电催化性能,特别是对于氧演化反应 (OER).

主要方法:

• 一种使用过渡金属 (TM) 和 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) 的简单自组装方法.
• 对POM-CTAB-TM (TM=Co,Ni,Cu) 超层结构的表征.
• 对OER活动的电化学测试和现场光谱学.
• 理论计算以了解催化机制.
• 一个离子交换膜水电解仪的制造和测试.

主要成果:

• 成功合成了三种基于POM的超薄石墨烯样形态的超薄结构.
• POM-CTAB-Co表现出最高的OER活动,在10 mA cm-2.2时具有292 mV的低超电位.
• 在POM中的Co原子被确定为OOH形成的活性场所.
• 使用POM-CTAB-Co的水电解仪表现出了卓越的性能 (2A cm-2在2.247V) 和耐用性 (>2000小时在500mA cm-2).

结论:

• 开发了一种简单的方法来创建以OER电催化剂为基础的超分子POM纳米片.
• 这些材料为高效和耐用的水电解提供了一个有前途的平台.