Nano Energy: 热硒化处理调节不锈钢的表面成分和结构,提升电催化析氧性能
雨辰 雨辰 2020-06-20

析氧反应(OER)由于其较高的过电位而成为电解水分解过程的瓶颈。在热力学和动力学上增强OER的电催化存在巨大挑战。常用的催化剂,如贵金属钌和铱及其氧化物,存在资源稀缺、成本较高且稳定性较差等缺点,开发价格低廉且高效的非贵金属催化剂是研究的热点。不锈钢具有导电性高,抗腐蚀性强和成本低等优点,通过调控不锈钢的表面结构,制备高性能的OER催化剂具有重要意义。

有鉴于此,苏州科技大学的李长明教授和杨鸿斌教授等人,提出了一种热硒化处理,以合理地调整表面成分,并促进不锈钢(SS)的结构演变,显著改善其OER催化性能。

本文要点

1硒化处理的不锈钢电极(Se-SS)达到电流密度100 mA cm-2时,过电位只需264 mV,塔菲尔斜率为36 mV dec-1。在500 mA cm-2下连续工作96小时,过电位几乎不变,表现出优异的性能和稳定性,优于所有报道的不锈钢基底电极。

2Se-SS电极优异的OER催化性能归因于硒化处理带来的两个改变:(1)微妙地调整了不锈钢表面的组成,构建了高活性的Ni0.75Fe0.25OOH位点;(2)硒元素掺杂增强了Ni0.75Fe0.25OOH对OH-的吸附,降低了OER反应势垒。

总之,该工作为低成本、高活性的OER电催化剂的设计制备提供了一种新的思路,同时为电催化反应中活性位点的结构演化增强机制提供了新的见解。

参考文献:

Yao Xiao et al. Thermo-selenizing to rationally tune surface composition and evolve structure of stainless steel to electrocatalytically boost oxygen evolution reaction. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104949

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104949


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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