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哈爾濱工業大學(深圳校區)Yejun Qiu和 Jie Yu課題組--碳纖維上的石墨烯-硫化鉬-鐵鈷氫氧化物和石墨烯-硫化鉬-鐵鈷磷化物多層堆疊垂直納米片用于實現高效全解水
       開發優良而廉價的電解水催化劑對氫能的應用具有重要意義。這里,開發了一種高效、穩定的析氧(OER)催化劑,它具有多層堆疊的雜化結構,即垂直石墨烯納米片(VGSs),MoS2納米片和層狀FeCoNi氫氧化物(FeCoNi(OH)x)依次生長在碳纖維上。該雜化催化劑具有出色的OER性能,在500和1000 mA cm-2的大電流密度下,僅需要較低的過電勢(分別為225和241 mV),還顯示出很小的Tafel斜率。理論計算表明,FeCoNi(OH)x與MoS2的復合可產生有利的電子結構,降低OER過電位,以促進電催化活性。使用CF/VGSs/MoS2/ FeCoNi(OH)x作為陽極,組裝成堿性的水電解槽,研究其全電解水性質,在1.59 V時實現了100 mA cm-2的電流密度,100小時電解測試中電流幾乎無衰減,具有出色的穩定性,這證實了所制備的高效催化劑在水電解領域具有廣闊的應用前景。
 
Figure 1. 樣品制備過程示意圖。a–d CF/VMFO的制備步驟。e 由CF/VMFO制備成CF/VMFP的過程。
 
 
Figure 2.不同樣品的SEM圖像。a CF/VGS,b CF/VGSs/MoS2,c CF/VMFO,d CF/VMFP的SEM圖像。
 

Figure 3. 不同樣品的TEM表征。a-c MoS2/FeCoNi(OH)x的TEM圖像。d MoS2/FeCoNi(OH)x的元素映射。e–g MoS2/FeCoNiPx在不同放大倍數下的TEM圖像。b,f中的插圖是相應的SAED模式。
 

Figure 4. 不同樣品的拉曼光譜,XRD圖譜,XPS光譜和XANES光譜。a拉曼光譜VMFO。b-c不同樣品的XRD圖譜。(d-f)Fe 2p,Co 2p和Ni 2p XPS光譜。 g–i所制備的樣品以及標準樣品經歸一化后的Fe,Co和Ni K邊緣XANES光譜。
 

Figure 5. 不同樣品在1 M KOH中測試的OER性能。a LSV曲線。b Tafel圖。c不同掃描速率下的電容電流。d CF/VMFO在250和500 mA cm-2時隨時間變化的過電勢曲線。
 
       該研究工作由哈爾濱工業大學(深圳校區)Yejun Qiu和 Jie Yu課題組于2021年發表在Nature Communications期刊上。原文:Graphene/MoS2/FeCoNi(OH)x and Graphene/MoS2/FeCoNiPx multilayer-stacked vertical nanosheets on carbon fibers for highly efficient overall water splitting。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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