赵勇课题组在Journal of Materials Chemistry A报道多级结构电解水电极的研究进展

pangzi

近期，赵勇课题组在具有高导电性和丰富催化活性位点的多级结构电解水电极设计和构筑方面取得新进展，相关成果以“Hierarchy carbon nanotube forest supported metal phosphide electrode for the efficient overall water splitting”为题，全文形式在Journal of Materials Chemistry A（DOI: 10.1039/D0TA10964A）上发表。
       电极催化反应活性不仅受催化位点本征活性的影响，而且与电极活性位点数量和电极导电性密切相关。催化电极丰富的活性位点和良好的导电性是实现其高催化反应活性的核心因素。

耦合金属磷化物的多级自支撑碳纳米管电极催化析氢析氧示意图

       在该研究工作中，赵勇课题组成员首先制备了具有分级结构的自支撑碳纳米管网络（CNT@NiCo/CP）。以上述自支撑材料为载体，借助碳纳米管（CNT）上丰富的缺陷位点锚定金属磷化物纳米颗粒，成功地构建了自支撑金属磷化物/碳纳米管多级复合电极（NiCoP-CNT@NiCo/CP和NiFeP-CNT@NiCo/CP）。在上述复合电极中，内部的NiCo金属和CNT纳米结构保证了电极良好的机械稳定性和导电性，而其提供的多缺陷位点可以锚定金属磷化物纳米颗粒，从而获得丰富的金属活性位点。
       上述过程中制备的NiCoP-CNT@NiCo/CP（析氢反应催化电极）和NiFeP-CNT@NiCo/CP（析氧反应催化电极）复合电极在碱性电解质中展现出优异的催化性能。结合前期研究工作（Journal of Catalysis, 2020, 391, 1-10）, 进一步确认了金属磷化物在析氢/析氧反应过程中会转变为金属羟基氧化物/氢氧化物。该研究工作为构筑具有丰富活性位点和高导电性的三维导电网络提供了有效策略，并对高效电解水催化剂的设计和构筑具有重要意义。
       特种功能材料重点实验室博士研究生王作辉为论文的第一作者。本工作得到了中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学 的大力支持。
        论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/d0ta10964a


       文章来源：河南大学
       赵勇，1980年6月生，博士，教授。1999-2003年，西北农林科技大学应用化学本科；2003-2008年，中国科学院化学研究所物理化学博士研究生（导师：江 雷 教授）；2008-2015年，日本东京大学工学院应用化学系博士后（合作导师：Kazuhito Hashimoto（桥本和仁）教授）；2016年-至今，河南大学特种功能材料教育部重点实验室“攀登计划”特聘教授。目前的主要研究方向是电极功能材料的多尺度结构调控及其在能源转换器件中的应用。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、等学术期刊上发表SCI论文二十余篇，授权国际发明专利2项。