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缺陷位点富集Se掺杂(NiCo)x/(OH)x纳米片用于高效稳定双功能电解水
作为21世纪重要的清洁能源之一，电解水获取氢能将在很大程度上缓解当前面临的能源与环境危机。高效、低廉、稳定的析氢析氧双功能催化剂的开发一方面可以降低产氢产氧的过电势，减少能耗；另一方面可以简化装置构建，优化生产工艺。目前传统贵金属催化剂（二氧化钌与金属铂）由于价格昂贵、储量稀缺，在很大程度上限制了电解水制氢的商业化应用。因此，开发价格低廉、地球储量丰富、高效稳定的非贵金属双功能催化剂迫在眉睫。
(A) Se-(NiCo)x/(OH)x纳米片面扫图；(B, C) Se-(NiCo)x/(OH)x纳米片原子力显微镜厚度表征；(D, E, F) Se-(NiCo)x/(OH)x纳米片TEM及其FFT成像。
（A）OER活性图；（B）HER活性图；（C）全解水极化曲线；（D）OER稳定性；（E）HER稳定性；（F）全解水稳定性。
形貌与电子结构的调节是提升催化剂活性的两种有效手段。对于前者，超薄纳米片的设计可有效裸露催化剂的活性位点、增加有效活性面积；而缺陷位点的构建又可以进一步调节催化剂的电子结构，改变催化剂与反应基团结合的能垒，进一步提升反应位点的活性。基于此，天津大学的巩金龙教授（点击查看介绍）团队通过Se的辅助合成，成功得到了缺陷位点富集的Se掺杂NiCoS/(OH)纳米片。得益于超薄片状形貌的构建，缺陷位点的引入以及电荷传输性能的提升在电催化氧析出过程中较为容易地实现了OH-吸附以及活性位点的转化，有效降低了氧析出活性，同时实现长时间稳定性的维持。此外，该纳米片也在电催化析氢反应中表现出较低的过电势，实现了80小时的稳定性。在良好的析氢析氧基础上，构建的全解水装置在1.6 V下可达到10 mA•cm-2的电流密度以及接近70小时的稳定性。相关研究成果作为封面论文发表在Advanced Materials 上。
该论文作者为：Congling Hu, Lei Zhang, Zhi-Jian Zhao, Ang Li, Xiaoxia Chang and Jinlong Gong
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Synergism of Geometric Construction and Electronic Regulation: 3D Se-(NiCo)Sx/(OH)x Nanosheets for Highly Efficient Overall Water Splitting
Adv. Mater., 2018, 30, 1705538, DOI: 10.1002/adma.201705538
导师介绍
巩金龙
http://www.x-mol.com/university/faculty/13053
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