电催化水分解制氢是有效的、可行的氢生产途径。一般来说,热辐射合成电催化剂通常涉及一个缓慢的加热和冷却过程。研究发现,感应加热(IH)对于非接触、简单的自支撑金属基质电催化剂的合成具有重要意义。此外,IH的快速升温和冷却速度使电催化剂产生缺陷,从而通过调节其表面或界面电子结构和优化中间物种的吸附自由能来改善催化剂的电催化性能。
近日,济南大学Weijia Zhou,Jin Jia报道了一种快速、简便的策略,利用IH构建了一系列生长在泡沫Ni(NF)上的自支撑电催化剂,用于碱性介质中的水电解反应。
文章要点
1)在外加高频交变磁场产生的涡流作用下,可以快速有效地加热NF,因此NF既可作为自热介质,又可作为基底。结果显示,在还原性气氛中,用IH法仅需2 min即可在NF上原位生长锚定在MoO2纳米线上的Ni纳米颗粒(Ni-MoO2/NF-IH)。
2)所制备的Ni-MoO2/NF-IH在1 M KOH溶液中具有极高的电催化HER性能。此外,还采用IH法制备了NiFe LDH(NiFe LDH/NF-IH),其在碱性溶液中表现出良好的电催化OER活性。以Ni-MoO2/NF-IH为阴极,NiFe-LDH/NF-IH为阳极,在−1.50 V电压下,即可获得10 mA cm-2的电流密度。
3)研究人员还在液相和气相中利用IH在1-3min内制备了过渡金属氢氧化物和过渡金属氮化物等电催化剂。因此,这种IH方法为快速合成电催化剂开辟了广阔的空间,从而使其在能量转换和储存方面具有潜在的应用前景。
参考文献
Guowei Xiong, et al, Rapid Synthesis of Various Electrocatalysts on Ni Foam Using a Universal and Facile Induction Heating Method for Efficient Water Splitting, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202009580
https://doi.org/10.1002/adfm.202009580