国产人妻精品一区二区三区不卡,樱花草无码专区日本,精品人妻av一区二区三区

青科大ACS Catalysis：雙摻雜策略調控Fe3O4的d帶中心，促進堿性海水電解！

第一作者：Long Song,

通訊作者：王磊、遲京起

通訊單位：青島科技大學

論文速覽

四氧化三鐵(Fe₃O₄)基電催化劑因其低成本和良好的電導率而被廣泛用作析氫(HER)催化劑，但它們在HER中氫吸附動力學緩慢，并且在堿性海水分解中易被腐蝕性的Cl?毒化。

本研究報道了一種通過Ru和P雙摻雜(Ru/P?Fe₃O₄@IF)構建的納米片狀HER催化劑。原位表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，由于Ru和P雙摻雜調節了Fe₃O₄的d帶中心，所得的Ru/P?Fe₃O₄@IF催化劑顯示出增強的氫吸附強度和氫覆蓋率，以及熱中性吸附自由能(ΔG_H*)。此外，由于Ru/P摻雜提升了d帶中心，弱的Cl?吸附能避免了Cl?在堿性海水電解中對活性位點的毒化。

得益于此，Ru/P?Fe₃O₄@IF在堿性海水中的HER性能優于商業Pt/C，在達到100和1000 mA cm?2的電流密度時分別只需要?46和?144 mV的過電位。此外，由Ru/P?Fe₃O₄組裝的陰離子交換膜(AEM)電解器只需要1.93 V的電池電壓即可驅動2 A cm?2的電流密度，并能在500 mA cm?2下穩定運行100小時以上進行堿性海水電解。

圖文導讀

圖1：展示了Ru/P?Fe₃O₄@IF納米片的制備機制示意圖，以及通過SEM、TEM、SAED、HRTEM、FFT和元素分布圖表征的催化劑形貌和結構。

圖2：通過XRD、拉曼光譜、XPS等技術對催化劑的晶體結構、振動模式、元素組成和化學狀態進行了詳細的分析。

圖3：展示了Ru/P?Fe₃O₄@IF在1.0 M KOH溶液中的HER極化曲線、過電位比較、Tafel斜率以及在不同溶液中的HER活性。

圖4：通過原位拉曼光譜、Tafel圖、動力學同位素效應、毒化催化劑測試等手段，進一步證實了Ru/P雙摻雜對增強H*吸附的貢獻。

圖5：DFT計算結果，包括電荷密度、功函數、氫吸附吉布斯自由能、態密度和d帶中心，以及Cl?吸附自由能，闡釋了Ru/P雙摻雜如何優化Fe₃O₄的電子結構以提高HER性能。

圖6：展示了Ru/P?Fe₃O₄@IF在整體海水分解中的性能，包括與S-(Ni,Fe)OOH結合的兩電極電解池的LSV曲線、與其他報道的電催化劑的比較、長期耐久性測試，以及集成到AEM電解器中的性能。

總結展望

本研究通過Ru和P雙摻雜策略成功調控了Fe3O4的d帶中心，顯著提升了其作為析氫催化劑的性能。Ru/P雙摻雜不僅增強了H*的吸附強度，而且通過降低Cl?的吸附能，提高了催化劑的抗腐蝕性。

實驗和理論計算結果表明，Ru/P?Fe₃O₄@IF在堿性海水電解中展現出優異的HER活性和穩定性，過電位低至?144 mV即可達到1000 mA cm?2的電流密度，并且組裝的AEM電解器在工業條件下顯示出極高的穩定性和效率。

這項工作為開發高效、耐腐蝕的非貴金屬催化劑提供了新的思路，對于推動海水電解制氫的工業應用具有重要意義。

文獻信息

標題：Boosting Hydrogen Adsorption via Manipulating the d?Band Center of Ferroferric Oxide for Anion Exchange Membrane-Based Seawater Electrolysis

期刊：ACS Catalysis

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/22/84ee9c4e03/

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

青科大ACS Catalysis：雙摻雜策略調控Fe3O4的d帶中心，促進堿性海水電解！

相關推薦