表面应力调控氧化物纳米线电催化制氢的活性

氢能是一种极为优越、最有希望取代化石燃料的洁净新能源，具有燃烧热值高、洁净无污染、资源丰富和适用范围广等优点。作为大规模析氢的主要途径，电催化分解水制氢是最有效、可持续的方法之一。其中，催化剂是电催化制氢的核心，起到降低能耗和提高制氢效率的作用。设计廉价高效的析氢（HER）和析氧（OER）反应电催化剂是电解水大规模可持续化制氢的关键。过渡金属氧化物储量丰富，表现出很好的OER应用潜力，但通常HER活性很低。

天津大学材料学院的杜希文教授（点击查看介绍）带领新能源材料研究所的凌涛教授（点击查看介绍）研究团队与阿德莱德大学的乔世璋教授（点击查看介绍）合作，利用气相阳离子交换的方法在导电基底上大面积可控制备高活性的CoO纳米线阵列。他们发现阳离子交换诱导CoO纳米棒表面产生晶格拉伸应变。这种晶格拉伸应变显著降低了氧空位的形成能，有助于在CoO{111}表面形成大量的氧空位。

实验和理论研究表明，CoO{111}晶面上大量的氧空位是HER的活性位点，可促进碱性环境中水的分解，同时晶格拉伸应变调控了CoO表面的电子结构，减弱氢吸附，使其氢吸附自由能（ΔG_H*）移向最佳区域，将非HER活性材料转化为高效电催化剂，其HER本征催化活性位于碱性HER催化剂火山形图的顶部附近。该工作发表在Nature Communications 上。

该论文作者为：Tao Ling, Dong-Yang Yan, Hui Wang, Yan Jiao, Zhenpeng Hu, Yao Zheng, Lirong Zheng, Jing Mao, Hui Liu, Xi-Wen Du, Mietek Jaroniec & Shi-Zhang Qiao

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Activating Cobalt(II) Oxide Nanorods for Efficient Electrocatalysis by Starin Engineering

Nat. Commun., 2017, 8, 1509, DOI: 10.1038/s41467-017-01872-y

凌涛教授简介

凌涛，天津大学材料学院教授；2009年于清华大学材料科学与工程系获得博士学位，2009年10月起就职于天津大学；2015年至2016年在澳大利亚阿德莱德大学化工学院乔世璋教授研究组从事访问学者工作，2017年获国家自然科学基金优秀青年科学基金资助。

凌涛在新型纳米结构设计、表面原子结构表征及能源转换器件（如燃料电池、锌空气电池、太阳能电池）、高性能催化（如电催化、光电催化）等领域的应用研究中获得了一系列研究结果，以第一/通讯作者身份在Nature Communications、Advanced Materials、Nano Letters、Advanced Functional Materials、Nano Energy 等高水平SCI期刊上发表论文30多篇，研究成果在Adv. Mater.、Nanoscale、J. Mater. Chem. 以封面形式报道。

http://www.x-mol.com/university/faculty/39454

乔世璋教授简介

乔世璋现于阿德莱德大学化工学院任纳米技术首席教授、澳大利亚研究理事会荣冠教授；在纳米材料合成及其在催化、能源领域的应用研究方面取得了令人瞩目的成绩；作为通讯联系人，在Nature、Nature Energy、Nature Communications、Journal of American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials 等期刊发表超过315篇论文，引用超过28000次，h指数为86（Web of Science）；Clarivate Analytics化学及材料领域高被引科学家。

http://www.x-mol.com/university/faculty/29675