北理工在二維過渡金屬硫族化合物堿性析氫機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2020-05-22 供稿：化學(xué)與化工學(xué)院
編輯：秦月 審核：張加濤 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院曹敏花教授課題組在二維過渡金屬硫族化合物（MoSe2）的本征結(jié)構(gòu)調(diào)控及堿性析氫反應(yīng)（HER）機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展,，相關(guān)研究成果以“Identifying the adsorbed hydroxyl transfer kinetics as a descriptor of alkaline hydrogen evolution reaction”為題，在《Angewandte Chemie International Edition》雜志上在線發(fā)表（DOI：10.1002/ange.202006722）,。該工作的第一作者為化學(xué)與化工學(xué)院2014級博士生毛寶光,。
對于堿性HER，非鉑基納米催化劑的活性優(yōu)化及催化機(jī)理研究對開發(fā)高效且廉價(jià)的HER催化劑具有重要意義,。二維MoSe2材料因其獨(dú)特的電子特性和各向異性的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢使其在催化電解水反應(yīng)中被廣泛的研究,。通常采取微結(jié)構(gòu)調(diào)控和表面摻雜等策略可以進(jìn)一步提高M(jìn)oSe2的電催化性能。該課題組在2018年（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 446-450, back cover）工作基礎(chǔ)上,，通過向MoSe2晶體結(jié)構(gòu)平面內(nèi)引入Ni/Co摻雜原子調(diào)變MoSe2的HER催化活性,，該Ni/Co摻雜MoSe2催化劑在堿性和酸性解質(zhì)中表現(xiàn)出明顯的HER活性規(guī)律差異。為了進(jìn)一步揭示摻雜原子的本質(zhì)作用,，該團(tuán)隊(duì)基于具有幾乎類似的ΔGH和ΔGH2O的Ni/Co修飾的MoSe2催化劑模型,，分離了堿性HER Volmer 步驟中吸附OHad的轉(zhuǎn)移過程，利用循環(huán)伏安法（CV）,、Zeta電位測試等實(shí)驗(yàn)表征并結(jié)合DFT計(jì)算分析了過渡金屬原子摻雜MoSe2對堿性HER的催化作用機(jī)理,。對吸附OHad轉(zhuǎn)移過程的深入理解可以為先進(jìn)的堿性HER納米催化劑的合理設(shè)計(jì)提供新的指導(dǎo)，并為提高其催化性能提供新的可能性,。
圖1：Ni/Co-MoSe2結(jié)構(gòu)模型及催化劑形貌和結(jié)構(gòu)表征,。
圖2：（a）堿性和酸性介質(zhì)中HER活性比較；（b,c,d）CV,、 Zeta電位及不同堿性介質(zhì)下HER催化活性表征;（e,f）DFT理論計(jì)算分析OHad + e– ? OH–轉(zhuǎn)化過程,；（g）Ni/Co-MoSe2對 OHad + e– ? OH–過程的作用機(jī)制示意圖。
論文詳情：Baoguang Mao, Pingping Sun, Yan Jiang, Tao Meng, Donglei Guo, Jinwen Qin, Minhua Cao*. Identifying the adsorbed hydroxyl transfer kinetics as a descriptor of alkaline hydrogen evolution reaction, Angewandte Chemie International Edition, doi: 10.1002/anie.202006722. 論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202006722
附作者簡介：
曹敏花,，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院教授,，博士生導(dǎo)師，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才,，洪堡學(xué)者,。主要從事能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化材料的功能導(dǎo)向性設(shè)計(jì)及電化學(xué)機(jī)理研究。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等期刊上發(fā)表SCI論文100余篇,。
分享到：