| 磷掺杂镍基硫化物超薄纳米片构筑多级微孔双功能催化剂促进高效水电解产氢 |
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| 引用本文： | 孙强强,赵鹏程,吴若雨,曹宝月.磷掺杂镍基硫化物超薄纳米片构筑多级微孔双功能催化剂促进高效水电解产氢[J].无机化学学报,2024,40(6):1151-1161. |
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| 作者姓名： | 孙强强 赵鹏程 吴若雨 曹宝月 |
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| 作者单位： | 商洛学院化学工程与现代材料学院, 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室, 陕西省矿产资源清洁高效转化与新材料工程研究中心, 商洛市石墨烯技术与应用研究中心, 商洛 726000 |
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| 基金项目： | 陕西省青年创新团队科学研究计划项目(No.23JP039)、陕西高校青年创新团队(No.20JCS062)、陕西省科技厅项目(No. 2022JM066)、商洛市科技发展计划项目(No.2023-G-0007)、商洛学院科研发展平台专项(No.22KYZX01)和大学生创新创业训练计划项目(No.S202111396034，S202211396016)资助。 |
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| 摘 要： | 利用一步水热合成法在三维多孔泡沫镍(nickel foam，简称NF)表面构筑了由超薄纳米片交织互联形成的多级微孔结构复合材料。当初始混合料液中硫、磷物质的量之比为1∶1时，在120 ℃下水热反应24 h获得了以Ni3S2为主晶相、少量NiPS3为次晶相的镍基复合电催化剂(NiSP/NF)。得益于其超薄纳米片交织形成的独特二级微孔结构，其电化学活性面积较空白NF增加了近14倍，也为其在水电解析氢反应中的应用提供了充足的活性位点和界面通道。同时，受益于晶态Ni3S2和NiPS3所造成的晶格缺陷和强电子作用，材料的本征催化活性也得以显著提升。多方协同作用使得NiSP/NF在全水分解中均表现出优异的催化性能，在1 mol·L-1 KOH溶液中获得10 mA·cm-2的电流密度，需要的析氢和析氧过电位仅为67和212 mV。在全水分解电解槽中，其获得100 mA·cm-2的电流密度所需的槽电压仅为1.878 V，甚至在500 mA·cm-2的高电流密度下需要的分解槽压也仅为2.558 V，优于商业贵金属催化剂，电解水产氢效率显著提高。NiSP/NF在全水分解中还呈现了极优异的长效稳定性及耐用性，在电流密度为500 mA·cm-2时经过120 h的恒电流催化后，其增加的分解槽压不足0.03 V。
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| 关 键 词： | 磷掺杂 析氢反应 析氧反应 协同催化 |
| 收稿时间： | 2023/12/2 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2024/3/27 0:00:00 |
Multistage microporous bifunctional catalyst constructed by P-doped nickel-based sulfide ultra-thin nanosheets for energy-efficient hydrogen production from water electrolysis |
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| SUN Qiangqiang,ZHAO Pengcheng,WU Ruoyu,CAO Baoyue.Multistage microporous bifunctional catalyst constructed by P-doped nickel-based sulfide ultra-thin nanosheets for energy-efficient hydrogen production from water electrolysis[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,2024,40(6):1151-1161. |
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| Authors: | SUN Qiangqiang ZHAO Pengcheng WU Ruoyu CAO Baoyue |
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| Institution: | Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources, Shaanxi Engineering Research Center for Mineral Resources Clean&Efficient Conversion and New Materials, Research Centre of Grapheme Technology and Application, School of Chemical Engineering and Modern Materials, Shangluo University, Shangluo, Shaanxi 726000, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | P-doping hydrogen evolution reaction oxygen evolution reaction synergistic catalysis |
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