具有分层结构的Co@Fe(SA)-MoO/MoP电催化剂,其电子态经过优化,可实现热力学上高效的氢气吸附,适用于富含氯离子的介质环境

《Journal of Materials Chemistry A》:Hierarchically structured Co@Fe(SA)-MoO/MoP electrocatalyst with tuned electronic states for thermodynamically optimized hydrogen adsorption in chloride-rich media

【字体: 时间:2025年11月14日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  可持续制氢的电催化剂研究:Fe单原子掺杂MoO/MoP异质结负载于多孔钴纳米棒,通过调控d带中心实现氢吸附能优化,在氯离子环境中实现HER低过电位169mV、OER低过电位260mV,40小时运行后保持93%和88%活性,并展现出1.62V(100mA cm-2)和2.11V(0.5A cm-2)的优异电解槽电压,超越商业Pt/C-RuO2体系。

  

为应对可持续氢生产的挑战,我们提出了一种分层结构的电催化剂,该催化剂由掺杂了单个铁原子(Fe单原子,简称SA)的MoO/MoP异质结组成,该异质结固定在多孔的钴纳米棒(Co@Fe(SA)-MoO/MoP)上。通过对d带中心的系统优化,可以精确调节氢的吸附能量,从而实现极高的双功能活性,既适用于氢析出反应(HER),也适用于氧析出反应(OER)。在富含氯离子的介质中,该催化剂在电流密度为200 mA cm-2时,氢析出反应的过电位仅为169 mV,氧析出反应的过电位为260 mV,并且在100 mA cm-2的电流下运行40小时后,其性能仍保持稳定,分别保留了约93%和约88%的活性。当应用于阴离子交换膜水电解器(AEMWE)时,该异质结构在电流密度为0.5 A cm-2时仅需2.11 V的电压,超过了商用Pt/C||RuO2催化剂的表现。此外,这种集成电解器在1.0 M KOH溶液中运行时,电池电压仅为1.62 V(电流密度为100 mA cm-2),显示出其在大规模绿色氢生产方面的巨大潜力。

图形摘要:分层结构的Co@Fe(SA)-MoO/MoP电催化剂,其电子结构经过优化,可在富含氯离子的介质中实现热力学最优的氢吸附效果
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