Small Methods: 镍网上直接生长分级结构的MoP纳米片阵列——高效的双功能水分解电催化剂

氢能是未来最具潜力的能源载体。利用电解水方法制氢效率高,是非常有前景的制氢方式。水的分解通常需要较高的过电位才能同时实现析氢反应(HER)和析氧反应(OER),这极大地阻碍了电催化分解水的发展。因此,发展高效、价廉的电解水催化剂,尤其是可以同时催化阴极及阳极反应的双功能电催化剂,以获得较高的催化效率和稳定性,是电解水制氢研究和应用的关键。近年来,基于过渡金属的双功能催化剂(包含其合金、氧化物、氢氧化物、硫化物、磷化物等)的研究已经取得很大的进展。过渡金属磷化物因其独特的物理化学特性,成为水分解电催化剂的重要研究课题。

围绕该领域近年来的研究热点及难点,济南大学的逯一中教授课题组与新加坡南洋理工大学的申泽骧教授及王昕教授展开合作,报道了一种直接生长于镍网(NF)上的磷化钼纳米片阵列的分级结构,可以作为高性能的双功能电解水催化剂。这种镍网负载的MoP纳米片阵列是由水热法生长于镍网上的Mo的氧化物的前驱体经过低温磷化转变而来。这一复合结构中三维大孔的镍网,MoP的纳米片阵列结构,以及纳米片上富含的介孔结构均有利于电荷及物质的传导。这一MoP/NF在碱性条件下,对于OERHER反应,达到10 mA cm2的电流密度时所需要的过电位仅分别为265 mV114 mV。用其构筑的双电机体系达到10 mA cm2的电流密度时所需的分解电压仅为1.62 V,并可保持至少20个小时的稳定性。工作中对MoP的高催化活性的原因也进行了探索与讨论。这一新颖且易行的方法,为探索基于过渡金属磷化物的纳米阵列在化学能量转化及存储等应用领域中提供了新的研究思路。

该成果近日发表在了Small MethodsDOI: 10.1002/smtd.201700369)杂志上,论文的第一作者为济南大学材料科学与工程学院的教师姜媛媛,济南大学的逯一中教授与新加坡南洋理工大学的申泽骧教授为通讯作者。

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