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昆明理工大學胡覺教授團隊在AFM上發表研究成果

2019-12-31  點擊:

12月27日,昆明理工大學理學院胡覺教授團隊在材料類頂級期刊Advanced Functional Materials上在線發表了題為“Kinetic-oriented construction of MoS2synergistic interface to boost pH-universal hydrogen evolution”的研究論文,昆明理工大學為論文第一完成單位。

能源、環境和氣候是人類社會可持續發展的最主要問題。從化石燃料逐步向可持續發展的無污染非化石能源轉變是發展的必然趨勢。氫是理想的清潔能源之一,也是重要的化工原料,電解水制氫是實現工業化、廉價制氫的重要手段。已有的研究證明堿性介質中的析氫反應(HER)動力學比酸性介質中的HER反應動力學低兩個數量級,使催化劑在堿性介質中的HER性能大大降低。有針對性地調節催化劑結構,可使其在堿性介質中的HER性能有所提高,但是其酸性介質中的HER性能卻顯著下降。因此,開發全pH值范圍的高效析氫反應催化劑仍然是一個巨大挑戰。


胡覺教授團隊和北京大學深圳研究生院楊世和教授、香港理工大學黃勃龍教授、香港城市大學梁國熙教授多團隊合作,利用析氫反應動力學模擬,解析MoS2基催化劑分別在堿性和酸性介質中Volmer、Heyrovsky和Tafel各步驟反應能壘,揭示析氫反應機制,并結合密度泛函理論計算設計和優化催化劑電子結構,構筑全pH值范圍的高效析氫反應催化劑。研究表明,MoS2/CoNi2S4體系中鉬鈷鎳三金屬之間的電子轉移和協同調節將MoS2與CoNi2S4界面的氫吸附自由能精細調變至-0.08eV,與Pt(111)面的氫吸附自由能接近(-0.09eV),同時顯著降低堿性介質中析氫反應Volmer和Heyrovsky步驟能壘,從而使該催化劑在酸性和堿性介質中均表現出優異的催化析氫活性和穩定性。

胡覺教授團隊長期致力于高效能源催化劑的結構精筑,開發了多種基于MoS2材料的高效酸性、堿性析氫催化劑(如Energy Environ. Sci., 2017, 10, 593;Joule, 2017, 1: 383;J. Catal., 2018, 361: 384.),可望與本研究開發的全pH值范圍的高效析氫反應催化劑結合解決析氫反應遇到的實際問題,促進電解水產業發展。

據悉,該項成果得到了國家自然科學基金、云南省優秀青年基金和昆明理工大學等多項資助?!禔dvanced Functional Materials》是德國Wiley出版社旗下材料類頂級期刊,當前影響因子為15.621。

原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201908520

                         (供稿:理學院)

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