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上硅所Adv. Sci.：Mo2S3@NiMo3S4異質結在大電流密度下實現高效整體水分解

在大電流驅動下堿性水裂解用于大規模制氫，通常存在電荷轉移動力學遲緩的問題。商用貴金屬催化劑在大電流條件中不穩定，而大多數非貴金屬催化劑只能在<200 mA cm^-2的低電流密度下具有高活性，遠低于工業要求的電流密度（>500 mA cm^-2）。

基于此，中科院上海硅酸鹽研究所黃富強研究員、王家成研究員和唐宇峰博士（共同通訊作者）等人報道了基于硫化物的金屬異質結以通過調節相變耦合的電子結構與鉬（Mo）和鎳（Ni）摻入的界面缺陷來滿足工業需求。

具有金屬導電性的金屬硫化物Mo₂S₃作為金屬載體，其由具有額外Mo-Mo鍵的典型MoS₂轉變而來。通過原位外延生長NiMo₃S₄，構建了Mo₂S₃@NiMo₃S₄金屬異質結，其具有金屬導電性和豐富的活性位點，能夠在大電流密度下進行水電解。同時，NiMo₃S₄納米片在Mo₂S₃納米棒上的原位外延生長具有低界面電阻和增強的界面電荷轉移特性，有利于快速OER動力學。

設計合理的Mo₂S₃@NiMo₃S₄金屬異質結具有耦合的2D納米片和1D納米棒，在電流密度為10、100和1000 mA cm^-2時，OER的過電位分別為173、256和390 mV，HER的過電位分別為32、124和174 mV。將其集成到對稱雙電極電解槽中時，在工業電流密度為500和1000 mA cm^-2時，電解水僅需1.639 V和1.672 V，具有出色的耐久性（超過100 h），是用于大電流下水分解的最好非貴金屬電催化劑之一。

該工作揭示了具有優化的界面電子結構和豐富的工業水分解活性位點的金屬異質結的設計。

Bimetal Modulation Stabilizing a Metallic Heterostructure for Efficient Overall Water Splitting at Large Current Density. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202202750.

https://doi.org/10.1002/advs.202202750.

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