Small:1D-Cu@Co-CoO/Rh上协同作用促进高效淡水和海水电解
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顶刊解读
原子调制异质结构已被证明是开发高性能多功能电催化剂用于水分解的令人兴奋的解决方案。全北国立大学Joong Hee Lee和Duy Thanh Tran等在连续钴钴氧化物(Co-CoO)横向异质结构催化剂植入了分散良好的铑(Rh)原子,并包裹在导电多孔一维铜(Cu)纳米载体上(1D-Cu@Co-CoO/Rh),用于析氢反应(HER)和提出了碱性条件下淡水和海水中的析氧反应(OER)。
均匀掺杂的Rh原子和Co-CoO异质结构的协同效应提供了丰富的活性位点和快速的电荷转移,从而有效地促进了HER和OER活性。
在淡水和模拟海水中,电流密度为10 mA cm-2时,1D-Cu@Co-CoO/Rh上的HER过电位分别为107.3 mV和137.7 mV;OER过电位为277.7 mV和260 mV。
实验和DFT计算表明,将Rh原子引入Co-CoO异质结构中产生了特殊的协同效应,以优化电子态并降低水解离的能垒,从而促进碱性介质中的快速水分解动力学,使得催化剂具有用于实际应用的高潜力。
使用1D-Cu@Co-Co-CoO/Rh制成的电解槽,在淡水、模拟海水和天然海水中分别仅需1.62 V、1.60 V和1.70 V的低工作电压就能达到10 mA cm-2的电流密度,优于先前文献中报道的电解槽。
Highly Effective Freshwater and Seawater Electrolysis Enabled by Atomic Rh-Modulated Co-CoO Lateral Heterostructures. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202103826