课题组在多孔纳米片领域取得研究成果

2020-10-14

近日,课题组在物理、材料领域国际知名期刊《Materials Today Physics(影响因子:10.443)上发表题为Regulation of the electronic structure of Co4N with novel Nb to form hierarchical porous nanosheets for electrocatalytic overall water splitting”(Nb调节Co4N的电子结构以形成层状多孔纳米片用于电催化全解水)的文章。西南大学为该成果的第一完成单位,罗红群教授和李念兵教授为共同通讯作者,李念兵教授指导的2018级硕士研究生陈晓慧为第一作者。

迄今为止,构成电解水催化剂的主相金属元素多为FeCoNi,用于提高催化性能的促进剂元素是为VWCe等,但是对于其它不常用元素的研究较少。铌(Nb)作为一种非常重要的元素,由于其复杂多样的化学特性及其能与许多元素反应生成新化合物的能力,在许多催化剂中可作为主要成分和重要的促进剂。

课题组将Nb用作掺杂元素来提高Co4N的电催化活性。实验结果和密度泛函理论(DFT)表明,由于Nb原子的调节作用,Co4N在电催化全解水中的催化性能得到了很大的提升。铌掺入后,在电子结构方面,Co4Nd波段中心向下移动,这有助于促进H2的解吸。同时,Co4N的表面产生更多的Co3+,这对于OER中间体(* OOH)的形成至关重要;在微观形貌方面,掺入铌后,Co4N由纳米线转化成了活性面积更大的层状多孔纳米片。Nb在电解水中的研究几乎没有,而本工作将其用作催化促进剂以提高Co4N的催化活性,为研究其它新颖元素在电解水中的应用提供了参考价值。


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