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澳门葡金娱乐网站《Advanced Materials》:金属有机框架衍生的Co2P纳米颗粒/多掺杂多孔碳作为三功能电催化剂

发文时间:2020-07-28

 近日,澳门葡金娱乐网站峰教授、窦美玲副教授课题组和日本产业技术综合研究所 (AIST)- 京都大学能源化学材料开放创新实验室(ChEM-OIL)的徐强教授课题组在国际顶级期刊 Advanced Materials (影响因子:27.398) 上发表题为“Metal–Organic Framework-Derived Co2P Nanoparticle/Multi-Doped Porous Carbon as a Trifunctional Electrocatalyst的研究工作。该工作采用Co、N和P杂原子多掺杂炭材料为基体负载过渡金属磷化物纳米粒子,以调控催化剂的比表面积、电导率以及纳米粒子的分散性,

构建具有高催化性能的氧析出、氢析出和氧还原三功能催化剂。

 当前的可再生能源技术,例如水电解和金属-空气电池,仍然依靠贵金属来催化其核心的电化学反应(如氧析出反应(OER), 氢析出反应(HER)和氧还原反应(ORR))。为克服贵金属价格昂贵、储量稀少等问题,非贵金属电催化剂得以快速发展。过渡金属磷化物因其储量丰富、稳定性高、成本低等优点,近年来受到较多关注。然而,过渡金属磷化物纳米粒子仍存在分散性差、比表面积低和电子电导率有限等问题,表现出中等或相对较差的电催化活性。因此,如何有效提高过渡金属磷化物基催化剂活性位点利用率,促进电催化反应过程中物质/电子传输是一个重要的研究方向。

该工作提出了一种基于具有过渡金属-氮配位周期性分布的类沸石咪唑酯金属有机框架(ZIFs)材料为前驱体,采用红磷一步磷化ZIFs构建Co、N和P杂原子多掺杂炭负载Co2P 纳米粒子 (Co2P/CoNPC) 的策略。得益于ZIFs一步磷化衍生的具有多元杂原子掺杂特性的分级多孔炭材料与高分散的Co2P纳米粒子间的协同作用,所获得的催化剂表现出优异的OER、HER和ORR电催化性能,并在电解水和金属-空气电池应用中表现出优异的催化性能。

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该文章第一作者为澳门葡金娱乐网站博士研究生刘海涛,王峰教授、窦美玲副教授和徐强教授为本文共同通讯作者,澳门葡金娱乐网站为第一完成单位,日本产业技术综合研究所(AIST)为合作单位。本研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。

 

文章信息:Haitao Liu1, Jingyu Guan, Shaoxuan Yang, Yihuan Yu, Rong Shao, Zhengping Zhang, Meiling Dou,* Feng Wang,* and Qiang Xu*

Metal–Organic Framework-Derived Co2P Nanoparticle/Multi-Doped Porous Carbon as a Trifunctional Electrocatalyst. Adv. Mater. 2020, DOI: 10.1002/adma.202003649;

 

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