本成果主要是一种氢能及金属空气电池材料的制备,针对工业碱性电解槽催化氢析需较高过电势来加速 H*中间体生成的问题,本成果构建了一种皮芯结构的电催化剂,其内部为硒掺杂的磷化钴,外部为氮掺杂的碳,硒掺杂促进了电子从内部磷化物到外部碳层的转移,加快了析氢决速步骤,实现了碱性电解液中突出的 HER 性能。同时,构筑的外部碳层可起到保护作用,有利于催化在大电流密度下的稳定性。本成果还对具有优异耐久性、高活性的 OER 电催化剂展开了研究,构造了镍铁层状双氢氧化物修饰的磷化物,揭示了催化剂的重构现象,生成的羟基氧化物充当 OER 的活性组分。镍铁层状双氢氧化物修饰的磷化物作为水分解的阴极和阳极,在 100 mA cm-2 的高电流密度下稳定工作超过275 小时。
应用前景:
本成果实现了多功能催化材料不同活性成分间的偶合,为设计多功能电催化剂提供了参考。燃料电池、金属空气电池、金属硫电池和金属离子电池等是下一代电化学能量存储(或转换)装置的最佳选择,涉及到氧还原、硫转换等电极反应,催化剂材料能提高反应速率和输出性能,在未来具有巨大的应用前景。
成熟度:中试