二维石墨烯负载的具有微孔结构的FeP纳米线阵列用作高效析氢电催化剂

AS作为绿色高效的清洁能源 , 氢能的开发备受关注,发展高效低成本的规模化制氢技术具有重大的社会经济效益。其中,电解水制氢是一种重要的制氢方式,并已经为工业上所采用。但是目前,电解制氢仍然受制于催化剂昂贵,电解液腐蚀性强,生产成本高,能量损耗大等技术瓶颈,实用性和规模化都受到限制。为进一步提高电解水制氢的实用性及规模化,研究和构建高效的析氢催化剂,降低反应过程的电能输入,至关重要。近年来,国际上对于高效电解析催化剂的研究十分活跃,并取得重要进展。最近的研究证明,纳米磷化铁(FeP)催化剂对电解水产氢有很好的活性。但是,目前所报道的磷化铁催化剂在电解产氢过程中的稳定性还有待提高,此外,所构建的催化电极也往往缺乏高效的释放表面所产氢气的微观结构。

新加坡南洋理工大学化学和生物工程学院王昕课题组针对这一问题,实现简单合成并构建具有三维结构的纳米复合析氢催化剂,将具有微孔结构的纳米线状FeP阵列均匀垂直生长在二维石墨烯表面。体系中具有催化活性的多孔性FeP一维纳米棒与二维纳米石墨烯所形成的三维结构非常稳固以及有利于催化剂与电解液的接触传质和电子传递,从而提高了电催化剂的利用效率,因此所构建的三维催化剂表现出了高效的析氢性能以及良好的催化稳定性。

相关论文在线发表在Advanced Science上。该工作为简单有效地合成高性能的电解析氢催化剂,在纳米级别上控制并构建高效析氢电极提供了新思路。此外,这种简单的策略有望扩展到其他种类的负载型复合催化剂开发上,促进其在电催化领域进一步的发展。