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蘇大/柏林工大NML：重構的NiOOH/La(OH)3上吸附固定硫酸根離子，有效提高OER活性

電催化水分解提供了一個可持續的途徑來生產高純度的氫氣。然而，陽極析氧反應(OER)的緩慢動力學嚴重降低了水電解的效率。為了解決這個問題，貴金屬氧化物如IrO₂和RuO₂通常被用作OER催化劑來降低反應的能壘，但它們高昂的成本和稀缺的儲量限制了其大規模應用。

因此，人們最近將注意力集中在低成本的過渡金屬(TM)基化合物(例如合金，金屬間化合物，(氫)氧化物，硫化物，磷化物和硼化物)上，并致力于將其發展成高性能的OE電催化劑。盡管近年來取得了很大的進展，但探索高活性和穩定的新型催化體系以及理解其微觀結構與性能之間的關系仍然是一項巨大的挑戰。

基于此，蘇州大學陳子亮、康振輝和柏林工業大學Prashanth W. Menezes等報道了一種La₂O₂S衍生的鎳-硫氧化鑭(NLOS)催化劑。所制備的催化劑具有以下優點：1.主體結構中存在氧空位，有利于堿性水分解過程中氧化反應的進行；2.主體結構中的硫負離子容易從結構中析出，形成多孔結構；3.f-嵌段稀土金屬(以硫氧化鑭為代表)在催化水氧化反應中發揮關鍵作用。

實驗結果表明，最優的鎳摻雜La₂O₂S(NLOS-1)在1 M KOH中表現出優異的水氧化活性，在約260mV的超低過電位下提供50 mA cm^?2，并且在100 mA cm^?2的高電流密度下連續運行3天而沒有發生明顯的活性衰減。

此外，多種表征和理論計算結果表明，鎳的引入不僅有效地減小了催化劑的粒徑，而且引入了更多的氧空位，從而導致更多的表面金屬位點暴露，加速了界面電荷轉移動力學。得益于這些優點以及NLOS中所有組分的協同作用，其表面被深度重構為多孔NiOOH/La(OH)₃異質結構，同時伴隨著硫物種的脫離，其中高度分散的超小NiOOH納米疇被大量非活性La(OH)₃以偽周期排列分隔開，這保證了催化劑表面活性位點的充分暴露和可及性，并促進了OER過程中有效的物質傳遞。

更重要的是，該異質結構能夠有效地吸附和穩定催化劑表面的硫酸根離子，不僅顯著地調變了催化劑的電子結構，提高了催化劑對氧還原反應中間體的吸附自由能，而且有效地保持了催化劑的長期高活性。

Immobilization of Oxyanions on the Reconstructed Heterostructure Evolved from a Bimetallic Oxysulfide for the Promotion of Oxygen Evolution Reaction. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01164-9

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