西安建大云斯寧教授團(tuán)隊(duì)在Chem Eng J發(fā)表研究成果


近日,西安建大材料學(xué)院云斯寧教授團(tuán)隊(duì)在無機(jī)非金屬新能源材料高效利用方面取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果以題為“1D/3D rambutan-like Mott–Schottky porous carbon polyhedrons for efficient tri-iodide reduction and hydrogen evolution reaction (1D/3D類紅毛丹狀Mott-Schottky多孔碳用于增強(qiáng)太陽能電池IRR和電解水析氫HER性能)”發(fā)表在國際化學(xué)工程領(lǐng)域權(quán)威英文期刊《Chemic
近日,西安建大材料學(xué)院云斯寧教授團(tuán)隊(duì)在無機(jī)非金屬新能源材料高效利用方面取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果以題為“1D/3D rambutan-like Mott–Schottky porous carbon polyhedrons for efficient tri-iodide reduction and hydrogen evolution reaction (1D/3D類紅毛丹狀Mott-Schottky多孔碳用于增強(qiáng)太陽能電池IRR和電解水析氫HER性能)”發(fā)表在國際化學(xué)工程領(lǐng)域權(quán)威英文期刊《Chemical Engineering Journal》上。
西安建筑科技大學(xué)為該論文完成單位,西安建筑科技大學(xué)材料學(xué)院碩士研究生孫夢龍為論文第一作者,西安建筑科技大學(xué)云斯寧教授為論文通訊作者。該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國際合作項(xiàng)目、陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資金的資助。
研究表明,通過對碳材料引入金屬納米粒子(如Fe, Co, Ni)和非金屬N構(gòu)建莫特-肖特基(Mott-Schottky)異質(zhì)結(jié)(Mott-Schottky heterojunction),可以建立有效的電子傳輸途徑;另外,構(gòu)筑具有分級多孔結(jié)構(gòu)的1D碳納米管、2D碳納米片以及3D碳多面體可為電荷轉(zhuǎn)移提供高效的傳輸路徑。目前,大多數(shù)工作已證實(shí):多維Mott-Schottky型碳基催化劑對電化學(xué)反應(yīng)(如氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER))均具有良好的催化性能。然而,如何進(jìn)一步設(shè)計(jì)和優(yōu)化多維Mott-Schottky異質(zhì)結(jié)型碳基催化劑的結(jié)構(gòu),提升電子和反應(yīng)物質(zhì)傳輸性能,增強(qiáng)這種Mott-Schottky型碳基碳材料在碘還原反應(yīng)(Iodide reduction reaction, IRR)和析氫反應(yīng)(Hydrogen evolution reaction, HER)中的應(yīng)用仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種便捷的“金屬吸附-燒結(jié)”策略,用ZnCo-BZIF前驅(qū)體制備了具有Co|NC異質(zhì)結(jié)的多面體(Co-NCP/CNT),進(jìn)一步以乙酰丙酮鎳為金屬離子前驅(qū)體并結(jié)合吸附-燒結(jié)策略,在Co-NCP/CNT中引入Ni形成NiCo合金,在3D多面體表面生長1D碳納米管CNT,構(gòu)筑了1D/3D類紅毛丹狀碳多面體(NiCo-NCP/CNT)。通過Mott-Schottky異質(zhì)結(jié)誘導(dǎo)NiCo|NC界面電子重分布,從而達(dá)到優(yōu)化催化位點(diǎn)的活性和反應(yīng)環(huán)境并促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移。這種采用金屬吸附-燒結(jié)策略構(gòu)筑的1D/3D類紅毛丹狀碳多面體(NiCo-NCP/CNT)擁有良好的電催化性能及電化學(xué)穩(wěn)定性。在NiCo-NCP/CNT作為IRR催化劑時(shí),太陽能電池獲得了8.75%光伏效率;作為HER工作電極時(shí),在電流密度為10mA cm
這項(xiàng)工作通過構(gòu)筑NiCo|NC Mott-Schottky異質(zhì)結(jié),有效的調(diào)控電子傳輸行為并優(yōu)化了催化劑的電子結(jié)構(gòu)和活性位點(diǎn),提升了IRR和HER催化活性。這項(xiàng)工作不僅為碳基催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一項(xiàng)策略,而且為Mott-Schottky異質(zhì)結(jié)的界面優(yōu)化提供了研究思路。
(本文轉(zhuǎn)載自西安建筑科技大學(xué) ,如有侵權(quán)請電話聯(lián)系13810995524)
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