天堂网www,国产特黄三级三级三级 ,亚洲国产成人一区二区三区

尿素電解反應（UOR）不僅可以處理尿素廢水、保護生態環境，同時其具有較低的理論電位（0.37 V）有望替代電解水（OER，1.23 V）制氫。鎳鈷基催化劑擁有較高的UOR性能，但緩慢的6電子轉移過程影響了其反應效率。制備高比表面積的納米結構催化劑是提高催化活性的常用方法。然而，納米催化劑普遍擁有較高的表面能，容易發生奧斯特瓦爾德熟化，導致團聚，影響催化活性。因此，探索一種簡單高效的手段來改善納米材料團聚對提高催化性能至關重要。

成果簡介

設計用于尿素電解輔助制氫的高性能非貴金屬催化劑對治理含氮廢水具有重要意義。廣西大學尹詩斌教授課題組與希臘色薩利大學(University of Thessaly)的Panagiotis Tsiakaras教授等人合作開發了一種采用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）制備高比表面積鎳鈷合金的新方法。SDS在作為軟模板的同時，還能與催化劑表面金屬原子配位，降低催化劑的表面能，從而抑制奧斯特瓦爾德熟化，減少團聚，得到高活性的NiCo合金催化劑。本工作為制備用于尿素電解輔助制氫的高性能合金催化劑提供了新思路。

圖文導讀

圖1. SDS輔助水熱對催化劑前驅體的形貌影響及物性表征

在SDS的輔助下，催化劑通過簡單的水熱及煅燒過程制得。研究者詳細的分析了SDS對制備過程的影響。首先，SDS作為陰離子表面活性劑，不僅能作為軟模板輔助金屬離子沉積，并且膠束的外圍會聚集更多的陽離子，導致局部的金屬離子濃度上升，促使金屬成核，增加納米線的生成數量。此外，催化劑表層原子與陰離子間的配位作用還能降低其表面能，從而抑制奧斯特瓦爾德熟化，使納米線難以通過團聚的方式生長，導致納米線變細。因此，在沒有引入SDS的樣品中（圖1a），催化劑前驅體因缺少模板輔助，難以得到高比表面積形貌；而在有SDS參與水熱的樣品中（圖1(b-d)），金屬離子會在膠束球表面沉積生長，并隨SDS濃度的增加而變得細小致密。這將增加催化劑前驅體的比表面積，為制備高活性催化劑提供了前提條件。

圖2. SDS輔助煅燒對催化劑的形貌影響及物性表征

然而，煅燒重結晶過程帶來的體相結構轉變會引起表面能的變化，依然可能導致團聚的發生。圖2a表明，普通的NiCo合金催化劑會因煅燒重結晶過程而發生團聚。而當SDS濃度為0.012 mol L^-1時（圖2b），樣品卻能保持納米線的形貌。這是因為在煅燒過程中，SDS于200℃附近分解生成的硫酸根能夠繼續錨定在催化劑表面，發揮陰離子配位作用并降低表面能，從而在重結晶過程中抑制固溶體體系的奧斯特瓦爾德熟化，減少團聚。但由于納米材料存在小尺寸效應，導致表面能的增加，因此采用高濃度SDS合成的樣品中，團聚現象會重新出現，并隨濃度增加而更加明顯（圖2(c,d)）。從XRD（圖2g）中可以看出，SDS的引入會導致催化劑結晶度低于普通的NiCo合金，難以形成較大的晶面；TEM及其FFT變換（圖3j）進一步表明了納米線由多個不同方向、相同晶型的細小晶核組成。上述表征證明了團聚被成功抑制。

圖3. 催化劑的UOR性能表征

為了驗證催化劑的活性，采用三電極體系進行測試。NiCo(SDS)/CC在UOR中驅動100 mA cm^-2電流密度所需的電位僅1.39 V，相較于OER降低了238 mV。10 mA cm^-2電流密度對應的電位僅1.31 V，其他催化劑相比具有競爭優勢。

圖4. 催化劑的HER性能表征

圖5. 催化劑的全尿素電解性能表征

在三電極體系中進一步探究了NiCo(SDS)/CC的HER活性（圖4）。10 mA cm^-2電流密度對應的析氫過電位僅為86 mV，改性后的催化劑不僅性能遠高于普通的NiCo合金，并且在較大電流密度下的性能優于具有相同載量的商業鉑碳。在雙電極體系中（圖5），催化劑在全尿素電解反應中只需要1.42 V電壓就能達到10 mA cm^-2電流密度，遠遠低于電解水的1.65 V。

文獻信息

Boyao Feng, Wenjie Jiang, Rui Deng, Jiali Lu, Panagiotis Tsiakaras*, Shibin Yin*, Agglomeration inhibition engineering of nickel–cobalt alloys by a sacrificial template for efficient urea electrolysis. J. Colloid Interface Sci. 663 (2024) 1019–1027

人物簡介

尹詩斌博士，教授，博士生導師，研究領域：燃料電池、電解水/氨制氫、電合成精細化工品、化學儲能電源、石墨烯宏量制備及應用開發等。迄今已在Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Electrochem. Energy Rev.等期刊發表學術論文140余篇，申請國家發明專利20余件，出版專著2部。現任廣西電化學能源材料重點實驗室主任、廣西石墨烯標準技術委員會委員，《電化學》和《結構化學》編委，《物理化學學報》青年編委，中國化學會會員，中國化工學會專業會員，國際電化學協會會員，NSFC評審專家，南非NRF評審專家，教育部學位中心論文評審專家等等。2016年入選廣西高校百人計劃，2017年獲得廣西石墨烯系列標準獎勵，2019年被認定為廣西首批高層次人才，同年入選廣西高校卓越學者和創新團隊，并獲得廣西自然科學一等獎。

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/08/0b20ed84ed/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

廣西大學JCIS：通過犧牲模板策略抑制鎳鈷合金團聚實現高效尿素電解

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

廣西大學JCIS：通過犧牲模板策略抑制鎳鈷合金團聚實現高效尿素電解

相關推薦