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王鸿静团队在《Advanced Functional Materials》上发表论文

作者:化学工程学院责任编辑:安晓霞 李丹琳发布时间:2022-05-26浏览次数:238

H2作为具有前景和吸引力的碳中和清洁能源载体, 在众多可再生能源中受到强烈的关注。电催化水分解制氢是最环保最高效的制氢技术。由于地球上的海水储量远超淡水资源, 发展海水电解对于可持续、绿色和高效的制氢至关重要。电解水过程中,阳极析氧反应(OER) 的缓慢动力学和高能过程严重地阻碍了海水电解的效率。外, OER与析氯反应 (CER) 之间不可避免的竞争以及CER引起的侵蚀效应也阻碍了海水电解技术的进一步发展。因此, 用热力学上更有利的小分子电氧化反应代替OER是一种有效的产氢策略, 并且可在阴极产氢的同时在阳极生成高附加值产品。

鉴于此,浙江工业大学化学工程学院王鸿静副教授和研究生提出了通过一步水热法制备具有多孔、超薄、富缺陷和异相结构的部分羟基化Rh金属烯 (Rh/RhOOH金属烯)用于乙二醇辅助海水电解节能制氢。独特的二维金属烯结构和Rh/RhOOH异质界面的协同效应有助于提供充足的催化活性位点, 优化反应中间体的吸附/解吸并促进传质过程。此外, RhOOH物种的原位重构进一步调节了催化活性中心并增加了电催化过程中反应位点的数量。得益于这些优势, Rh/RhOOH金属烯作为一种优异的析氢反应和乙二醇氧化反应双功能电催化剂具有优异的催化活性和稳定性。在构建的乙二醇辅助海水电解系统中, 所制备的Rh/RhOOH 金属烯只需0.678 V的电池电压即可实现10 mA cm-2的电流密度, 用于节能的海水制氢并具有良好的制氢稳定性, 同时也有效降低了OERCER之间的竞争效应。这项工作为设计和构建电化学小分子氧化辅助海水分解的高效催化剂提供了一种新的思路。

该成果以In situ reconstruction of partially hydroxylated porous Rh metallene for ethylene glycol-assisted seawater splitting”为题发表于《先进功能材料》(Advanced Functional Materials),论文第一作者为浙江工业大学化工学院硕士研究生毛祺琪,通讯作者为化工学院王鸿静副教授。

论文链接: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202201081

Qiqi Mao, Kai Deng, Hongjie Yu, You Xu, Ziqiang Wang, Xiaonian Li, Liang Wang, and Hongjing Wang*

Adv. Funct. Mater., 2022, 2201081. DOI: 10.1002/adfm.202201081


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