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一步制备分层花状 N 掺杂碳-CoMo-LDH 纳米片,用于高效的整体碱性水分解
International Journal of Hydrogen Energy ( IF 8.1 ) Pub Date : 2024-12-16 , DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.12.116
Suci Meng , Qixuan Nie , Waleed Yaseen , Huiping Mao , Meng Xie , Min Chen , Jimin Xie , Yuanguo Xu
使用地球上丰富的金属(如 Co、Mo)开发基于高活性、耐用且具有成本效益的层状双氢氧化物 (LDH) 电催化剂对于高效分解水至关重要。然而,有限的导电性、较大的横向尺寸和显着的 LDH 体积厚度是其电催化活性的瓶颈。本工作通过一步水热法开发了一种高度多孔的分层氮 (N) 掺杂碳基 CoMo-LDH 纳米片 (表示为 N-CoMo-LDH)。由于其超薄形态和优化的电子配置,Co1Mo1/130 催化剂在 1.0 M KOH 中 10 mA cm-2 的电流密度下,析氢反应 (HER) 和 析氧反应 (OER) 的过电位分别为 127 mV 和 220 mV。此外,Co1Mo1/130 作为双功能催化剂实现了 1.572 V@10 mA cm-2 的低电池电压,在碱性介质中超过 100 小时具有良好的耐久性。结果表明,对 Co/Mo 比的精确控制和杂原子 N 掺杂的掺入通过提高电荷密度和促进新活性位点的形成来微调 CoMo-LDH 的电子性质,从而提高其电催化活性。此外,N 掺杂显着改变了碳电子结构,增加了吡啶类 N 含量,在碳基体内引入了局部富电子位点,并提高了材料的整体电导率和电子转移效率。本研究提出了一种很有前途的策略,通过开发用于整体水分解的分层 N 掺杂碳基双金属 LDH 材料来提高电催化活性。

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