韩国中央大学开发新型异质结构催化剂 可有效促进水分解制氢

随着大气中二氧化碳含量的增加，全球变暖的趋势正在加剧。迫切需要使用更清洁、更可持续的能源来替代化石燃料。在这方面，清洁的氢能源是一个很好的选择。

(来源:韩国中央大学)

目前，电催化分解水是最清洁的制氢方法。然而，为了提高效率，该方法需要使用稀有的贵金属催化剂，例如铂。由于其成本较高，影响了其大规模工业应用。相比之下，过渡金属基催化剂的成本较低，如钴、镍和铁的氧化物、硫化物和氢氧化物。这里的一个问题是电催化水分解过程由两个半反应组成，即析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。过去报道的大多数过渡金属基催化剂只能单独催化HER或OER，这导致复杂的配置和高的总成本。

据国外媒体报道，中昂大学的研究人员开发了一种新的非均相催化剂，由中空硫化钴(CoSx)和NiFe层状双氢氧化物(LDH)纳米片组成，可以同时促进两个半反应。

负责这项研究的助理教授Seung-Keun Park表示，制备高效水分解催化剂的合理策略是将OER活性的NiFe LDH和HER活性的催化剂整合到同一个异质结构中。空心HER催化剂具有高的表面积和开放的结构，被认为是这项工作的理想选择。已经证明金属有机框架(MOF)是制造中空结构的有效前驱体。然而，还没有关于含NiFe LDH的MOF基中空催化剂的报道。

因此，研究人员以可控的方式在泡沫镍支撑的中空CoSx纳米阵列表面电化学沉积了NiFe LDH纳米片。将活性HER催化剂CoSx和OER催化剂NiFe LDH整合以获得优异的双功能催化活性。

事实上，在低电池电压下，这种催化剂可以在两个半反应中稳定地提供高达1000mA·cm-2的电流密度，这表明它在工业规模的水分解应用中是可行的。研究人员认为，这是由于催化剂异质结构上存在大量活性位点，可以促进电解质渗透，并在反应过程中释放气体。此外，基于该催化剂的电解池在低电池电压下表现出300mA·cm-2的高电流密度，整个水分解过程可持续100小时，经久耐用。

研究人员表示，这种催化剂表现出增强的电催化性能，这可能是由于其独特的层状异质结构及其组分之间的协同效应。这项工作将促进零排放社会的实现。

随着大气中二氧化碳含量的增加，全球变暖的趋势正在加剧。迫切需要使用更清洁、更可持续的能源来替代化石燃料。在这方面，清洁的氢能源是一个很好的选择。

(来源:韩国中央大学)

目前，电催化分解水是最清洁的制氢方法。然而，为了提高效率，该方法需要使用稀有的贵金属催化剂，例如铂。由于其成本较高，影响了其大规模工业应用。相比之下，过渡金属基催化剂的成本较低，如钴、镍和铁的氧化物、硫化物和氢氧化物。这里的一个问题是电催化水分解过程由两个半反应组成，即析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。过去报道的大多数过渡金属基催化剂只能单独催化HER或OER，这导致复杂的配置和高的总成本。

据国外媒体报道，中昂大学的研究人员开发了一种新的非均相催化剂，由中空硫化钴(CoSx)和NiFe层状双氢氧化物(LDH)纳米片组成，可以同时促进两个半反应。

负责这项研究的助理教授Seung-Keun Park表示，制备高效水分解催化剂的合理策略是将OER活性的NiFe LDH和HER活性的催化剂整合到同一个异质结构中。掏空她的催化剂……具有高表面积和开放结构，被认为是这项工作的理想选择。已经证明金属有机框架(MOF)是制造中空结构的有效前驱体。然而，还没有关于含NiFe LDH的MOF基中空催化剂的报道。

因此，研究人员以可控的方式在泡沫镍支撑的中空CoSx纳米阵列表面电化学沉积了NiFe LDH纳米片。将活性HER催化剂CoSx和OER催化剂NiFe LDH整合以获得优异的双功能催化活性。

事实上，在低电池电压下，这种催化剂可以在两个半反应中稳定地提供高达1000mA·cm-2的电流密度，这表明它在工业规模的水分解应用中是可行的。研究人员认为，这是由于催化剂异质结构上存在大量活性位点，可以促进电解质渗透，并在反应过程中释放气体。此外，基于该催化剂的电解池在低电池电压下表现出300mA·cm-2的高电流密度，整个水分解过程可持续100小时，经久耐用。

研究人员表示，这种催化剂表现出增强的电催化性能，这可能是由于其独特的层状异质结构及其组分之间的协同效应。这项工作将促进零排放社会的实现。

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