过渡金属化合物/宏孔硅导电网络催化电极合成及特性研究

基本信息
批准号:61774060
项目类别:面上项目
资助金额:16.00
负责人:熊大元
学科分类:
依托单位:华东师范大学
批准年份:2017
结题年份:2018
起止时间:2018-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐少辉,张永华,吴大军,李梁,童新,连柯楠
关键词:
硅微通道板析氢反应过渡金属化合物宏孔硅导电网络催化电极
结项摘要

Conducting the hydrogen evolution reaction (HER) in an alkaline environment using a non-precious transition metal catalyst with high efficiency is challenging. Transition metal compounds are potential catalysts for HER because of the low cost and environmental friendliness. However the electrocatalytic activity and the HER performance of the transition metal compounds synthesized on the conventional base materials (such as foamed nickel, carbon nanotubes and graphene composites, etc.) can be further improved due to the inherent structural reasons. In view of this situation we put forward a new idea that synthesis transition metal compounds catalytic electrode on macroporous silicon electrically conductive network (MECN) replacing the conventional base materials based on our work foundation. The new 3D array structure and unique periodic architecture with a larger aspect of the MECN ratio provides a larger specific surface area, exposes more active sites to catalyze electrochemical reactions, numerous channels for rapid diffusion of electrolyte ions, and fast electron transport leading to excellent HER performance. By fully digging and using of the synergistic effect between the transition metal compounds and MECN, we try to compose a new kind transition metal compound composite catalytic electrode for HER.

过渡金属化合物因其成本低,环境友好而成为析氢反应电催化研究的最前沿课题。本项目聚焦碱性条件下析氢反应的催化电极合成和特性研究,针对在常规基底材料(如泡沫镍,碳纳米管,石墨烯复合材料等)上合成过渡金属化合物复合催化电极由于其结构方面固有原因在碱性环境下电催化活性不高,析氢性能偏低的现状,利用我们在基于硅微通道板宏孔导电网络材料和器件制备和研究方面的积累,提出在宏孔硅导电网络架构下合成过渡金属化合物催化电极的构想。利用宏孔导电网络独特的三维架构为析氢反应提供更大的界面面积,利用其周期性排列孔道结构加速电催化离子扩散,挖掘和优化过渡金属化合物/宏多孔硅导电网络的协同效应,产生更优越的析氢性能,从而构筑成一种新型过渡金属化合物催化电级。

项目摘要

过渡非贵重金属化合物因为它的成本低,环境友好而成为析氢反应电催化研究的最前沿课题。我们针对在常规基底材料(如泡沫镍,碳纳米管等)上合成过渡金属化合物催化电极电催化活性不高,HER性能偏低的现状,我们利用在硅微通道板(SiMCP)宏孔导电网络(MECN)材料和器件制备和研究方面的积累,在宏孔硅导电网络架构下合成过渡金属化合物催化电极,经过一年时间的努力,成功制备了系列催化电极样品,包括:钴的磷化物催化电极(CoNiP/SiMCPs),钴的氢氧化物催化电极(Co(OH)2/MECN),钴钼酸化物纳米棒/石墨烯复合电极(CoMoO4/nanographene/MECN), 完成了这些电极材料的表征和电催化性能测量分析,并评估了不同因素对样品催化性能的影响——宏孔导电网络独特的三维架构为析氢反应提供了大的界面面积,其周期性排列孔道结构加速电催化离子扩散,挖掘和优化过渡金属化合物/宏多孔硅导电网络的协同增强效应可激发更优越的HER性能,从而为构筑一类新型过渡金属化合物催化电级奠定了良好基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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