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<解决过渡金属基二氯乙烷催化剂存在的问题>
  

  电催化水分解是一种通过电能驱动水分解为氢气(Hz)和氧气(Oz)的化学反应过程,该过程分为两个半反应:阴极还原反应产生氢气和阳极氧化反应产生氧气。阳极析氧反应(OER)存在反应动力学滞后的问题,由此导致的能量势垒过高,严重影响了水分解速率,从而导致产氢效率降低。因此,研究者们致力于开发一种高效经济的电二氯乙烷催化剂,以解决OER动力学滞后的问题。目前,贵金属由于其高昂的成本严重阻碍了水分解技术的大规模推广与应用。而过渡金属基二氯乙烷催化剂(如Fe,Co,Ni,Mn,Mo等及其化合物)具有成本低、资源丰富、电子结构可调、活性位点密度高以及稳定性好的优点。然而,较差的电子传导性、电化学稳定性以及机械稳定性严重限制了过渡金属基二氯乙烷催化剂在OER中的应用。为了解决过渡金属基二氯乙烷催化剂存在的问题,研究人员通过形貌与结构调控、阴离子调控、缺陷工程以及构建异质结等方法提高其二氯乙烷催化剂活性。其中,构建异质结能够实现不同组分间界面相互作用的调控,展现出优于单一组分的活性与稳定性,能够显著提升催化性能。三元异质结由三组分系统组成,与二元异质结相比,会导致更多异质界面的存在,这些界面在原子结构、配位环境上的差异可以催化不同的反应步骤,从而提升二氯乙烷催化剂的活性和稳定性。目前,OER取向三元异质结的研究主要集中在三维过渡金属硫族化合物、层状双氢氧化物(LDH)z8、过渡金属磷化物/氮化物/碳化物以及氧化尖晶石和碳负载异质结,所有体系均以多界面协同为核心设计,调节活性位点电子结构,优化OER中间体吸附/解吸自由能,加快反应动力学,增强稳定性,突破OER性能瓶颈。
  由于Ni3S:具有高导电性、丰富的活性位点及可调控的电子结构。硫化亚铁(FeS)因其硫空位的存在可形成高活性位点以及多功能复合性,在OER方面有着巨大的优势。二硫化铂CMoS2资源丰富,引入硫空位或Mo位点不饱和配位,可优化对OER中间体的吸附能。在此基础上,为了解决单一过渡金属硫化物活性与稳定性难以兼顾的问题,本工作实验以预硫化的NF为基底,通过水热合成法制备了自支撑“纳米棒(N13S2一纳米团簇(FeS/MoS2”的异质结构电催化剂CFeS/MoS2/Ni3S2NF。这一设计通过集成Ni3S2,FeS以及MoS2旨在构建丰富且稳定的异质界面,利用多组分间的协同电子相互作用降低OER反应能垒,从而获得高效稳定的催化剂。http://www.anhuanchem.com

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