Advanced Energy Materials:反转硫化镍析氢活性位点

伴随着石油资源的日渐枯竭和日益严峻的全球环境问题,亟需发展清洁环保的可再生能源替代品。其中,氢能因绿色、可再生及高的能量密度,被认为是21世纪最有发展潜力的新能源。在所有制备技术中,电解水制氢最具发展前景,但其高能耗严重限制了其产业化应用。因此,合理设计高活性和低成本催化剂成为提升电解水效率的关键。

武汉理工大学木士春教授团队、寇宗魁教授和新加坡国立大学John Wang教授合作,通过将NiS2纳米花负载于泡沫镍转化的NiS2-NiS异质膜上构筑出了分级结构,巧妙地实现了NiS2中活性位点从常见的Ni到非金属S的反转。这种独特的活性位点设计使所得NiS2/NiS2-NiS电极呈现出优异的氢析出反应(HER)活性,在55 mV的低过电位下即可输出10 mA cm-2的电流密度;同时,NiS2/NiS2-NiS电极也表现出优异的氧析出反应(OER)活性及电解水性能。

通讯作者简介:

木士春教授:武汉理工大学学科首席教授,博士生导师。主要从事质子交换膜燃料电池催化剂、电化学产氢催化剂和碳纳米材料等研究工作。目前,作为第一作者及通讯作者已在Nat. Commun.Adv. Mater.J. Am. Chem. Soc.Angew. Chem. Int. Ed.Energy Environ. Sci.等国内外期刊上发表260余篇SCI高水平学术论文。

寇宗魁教授:教授/研究员,主要研究方向为原子尺度电催化材料的开发及催化机理研究。近五年在材料、化学、能源及其交叉学科领域发表学术论文100余篇,其中以第一作者及通讯作者在Adv MaterAdv Energy MaterAdv Funct MaterACS Energy LettersElectrochemical Energy ReviewAdv SciACS CatalNano Energy等发表SCI论文50余篇,SCI他引5000余次,h因子为43;获国家授权发明专利2项;主持并参与多项国家及省部级科研项目。受邀多本国际高影响力学术期刊独立审稿人。任《Interdisciplinary Materials》期刊学术编辑。受邀参加多个国际会议并作邀请报告。

John Wang教授:新加坡国立大学材料科学与工程系教授,亚太材料科学院院士。在功能材料和材料化学领域拥有30多年的教学和科研经验,目前的研究方向包括:多铁性薄膜及器件,二维材料化学,纳米结构材料在能源与环境中的应用;在国际顶级学术期刊上已发表超过400篇著作。

论文信息:

Swapping Catalytic Active Sites from Cationic Ni to Anionic S in Nickel Sulfide Enables More Efficient Alkaline Hydrogen Generation

Pengyan Wang, Tingting Wang, Rui Qin, Zonghua Pu, Chengtian Zhang, Jiawei Zhu, Ding Chen, Dong Feng, Zongkui Kou*, Shichun Mu*, John Wang*

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.202103359

原文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202103359