【摘 要】
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为解决能源危机,获得可持续和可再生能源,将水分解成为氢气和氧气已经引起了人们的巨大研究兴趣。电催化分解水是由析氧反应(OER)和析氢反应(HER)两部分组成的,然而这两部分均需
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为解决能源危机,获得可持续和可再生能源,将水分解成为氢气和氧气已经引起了人们的巨大研究兴趣。电催化分解水是由析氧反应(OER)和析氢反应(HER)两部分组成的,然而这两部分均需要催化剂具有高活性,高稳定性和经济节能性。作为过渡金属氧化物的钼酸钴,其晶体结构稳定,氧化还原能力强,被认为是很具有开发潜能的电催化剂,但是其活性位点利用率低,稳定性差等限制了对它的应用。因此,通过在钼酸钴材料的基础上,通过掺杂,还原等方法弥补缺陷,降低分解水反应动力学能垒,增大比表面积,提高稳当性,从而构筑新型高效的电催化剂。在三维泡沫镍上成功合成了一系列磷掺杂的CoMoO4团簇棒状结构的电催化剂,并在1 M KOH溶液中进行了高效的析氢反应(HER)。将磷掺入CoMoO4中可以显著的提高HER活性,并且在350℃磷化条件下的CoMoO4团簇棒表现出最佳活性,只需要56和148 mV的过电势即可到达10 mA cm-2和100 mA cm-2的电流密度。该电极在30小时的IT和3000圈CV循环都表现出相当好的长期电化学稳定性。随着磷化温度升高到450℃,CoMoO4转变成了CoMoO3并大大增强了其电催化析氧性能。在10 mA cm-2时,过电势仅为267 m V。我们的研究使得在碱性溶液中提供了一种非常优异并且地球含量较高的高效HER和OER催化剂,这也表明P掺杂工艺是提高过渡金属二元氧化物HER和OER活性的有效方法。同样在CoMoO4的基础上,在不同温度的高纯度氢气环境下成功制备了CoO/MoOx和CoMoO4/MoOx催化剂。在电流密度30 m A cm-2条件下,分别表现出较好的HER和OER催化活性,其过电势为47mV和283 mV。此外,还将CoO/MoOx作为阴极,CoMoO4/MoOx作为阳极进行了全解水测试,当电流密度为20 mA cm-2时,其过电势仅为1.6V,表现出了优异的全解水性能。
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