Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc vi hoa phân lớp Mo2C/Co@NC (Carbon pha tạp Nitơ) cho chất xúc tác điện hai chức năng hiệu quả
Korean Journal of Chemical Engineering - Trang 1-8 - 2024
Tóm tắt
Sự phát triển của các chất xúc tác điện có chi phí thấp và hiệu suất cao cho phản ứng phân giải nước nhằm sản xuất oxy và hydro từ các điện phân kiềm vẫn là một thách thức lớn, đặc biệt từ góc độ thực hiện phản ứng sinh oxy (OER) và phản ứng sinh hydro (HER) nhanh chóng và hiệu quả. Việc cải thiện hiệu suất của những phản ứng này thông qua thiết kế chất xúc tác hợp lý là rất quan trọng. Trong nghiên cứu này, các cấu trúc dị thể dựa trên Co được thiết kế một cách có chủ đích từ các hạt nano coban (Co) và cacbua molybdenum (Mo2C) với cấu trúc dạng vi hoa nhằm làm precursors cho chất xúc tác điện OER và HER. Đặc biệt, trong quá trình polymer hóa, các ion hạt nano (precursor kim loại) và các agglomerate dopamine đã kết hợp để phát triển thành các mảnh nano và giữ nguyên cấu trúc của chúng sau quá trình cacbon hóa, hình thành các cấu trúc dạng vi hoa được đặc trưng bởi diện tích bề mặt riêng lớn và tính xốp cao. Các chất xúc tác với cấu trúc dị thể phân lớp được xây dựng từ cấu trúc độc đáo này cho thấy hoạt tính tương tự như các chất xúc tác IrO2 và Pt/C có sẵn trên thị trường, đạt mật độ dòng 10 mA/cm2 cho OER và HER trong dung dịch KOH 0,1 M, đồng thời thể hiện độ bền tốt. Do đó, kết quả của chúng tôi đại diện cho các khái niệm mới trong việc cấu trúc và chế tạo chất xúc tác để thực hiện động học OER và HER hiệu quả, và chúng tôi dự đoán rằng chúng sẽ được ứng dụng trong lĩnh vực chuyển đổi năng lượng.
Từ khóa
#chất xúc tác điện #phản ứng sinh oxy #phản ứng sinh hydro #cấu trúc dị thể #cacbua molybdenum #coban #polymer hóa #khái niệm mớiTài liệu tham khảo
J. Song, C. Wei, Z.-F. Huang, C. Liu, L. Zeng, X. Wang, Z.J. Xu, Chem. Soc. Rev. 49, 2196–2214 (2020)
J.S. Kim, B. Kim, H. Kim, K. Kang, Adv. Energy Mater. 8, 1702774 (2018)
A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev. 38, 253–278 (2009)
W. Yang, R.R. Prabhakar, J. Tan, S.D. Tilley, J. Moon, Chem. Soc. Rev. 48, 4979–5015 (2019)
B.M. Hunter, H.B. Gray, A.M. Muller, Chem. Rev. 116, 14120–14136 (2016)
L. Gao, X. Cui, C.D. Sewell, J. Li, Z. Lin, Chem. Soc. Rev. 50, 8428–8469 (2021)
S. Li, Y. Gao, N. Li, L. Ge, X. Bu, P. Feng, Energy Environ. Sci. 14, 1897–1927 (2021)
H.-F. Wang, L. Chen, H. Pang, S. Kaskel, Q. Xu, Chem. Soc. Rev. 49, 1414–1448 (2020)
A. Zhang, Y. Liang, H. Zhang, Z. Geng, J. Zeng, Chem. Soc. Rev. 50, 9817–9844 (2021)
M. Tahir, L. Pan, F. Idrees, X. Zhang, L. Wang, J.-J. Zou, Z.L. Wang, Nano Energy 37, 136–157 (2017)
H. Xu, H. Shang, C. Wang, Y. Du, Coord. Chem. Rev. 418, 213374 (2020)
Z. Kou, Y. Yu, X. Liu, X. Gao, L. Zheng, H. Zou, Y. Pang, Z. Wang, Z. Pan, J. He, ACS Catal. 10, 4411–4419 (2020)
T. Ouyang, Y.Q. Ye, C.Y. Wu, K. Xiao, Z.Q. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 58, 4923–4928 (2019)
M. Li, Y. Zhu, H. Wang, C. Wang, N. Pinna, X. Lu, Adv. Energy Mater. 9, 1803185 (2019)
R.A. Mir, O.P. Pandey, Chem. Eng. J. 348, 1037–1048 (2018)
J. Dong, Q. Wu, C. Huang, W. Yao, Q. Xu, J. Mater. Chem. A 6, 10028–10035 (2018)
H. Yu, S. Xie, J. Yang, J. Lv, W. Tan, J. Yin, J. Wang, M. Zhao, C. Wang, M. Zhang, Colloids Surf A Physicochem Eng Asp 645, 128953 (2022)
Z.-Y. Yu, Y. Duan, M.-R. Gao, C.-C. Lang, Y.-R. Zheng, S.-H. Yu, Chem. Sci. 8, 968–973 (2017)
L. Xia, X. Zhang, H. Song, Y. Zheng, X. Li, B. Gao, K. Huo, P.K. Chu, Int. J. Hydrogen Energy 45, 22629–22637 (2020)
Q. Liang, H. Jin, Z. Wang, Y. Xiong, S. Yuan, X. Zeng, D. He, S. Mu, Nano Energy 57, 746–752 (2019)
S. Cui, M. Li, X. Bo, Int. J. Hydrogen Energy 45, 21221–21231 (2020)
K. An, X. Xu, Electrochim. Acta 293, 348–355 (2019)
D. Reynard, B. Nagar, H. Girault, ACS Catal. 11, 5865–5872 (2021)
C. Lu, D. Tranca, J. Zhang, F.N. Rodríguez Hernández, Y. Su, X. Zhuang, F. Zhang, G. Seifert, X. Feng, ACS Nano 11, 3933–3942 (2017)
H. Ren, Y. Zhang, L. Liu, Y. Li, D. Wang, R. Zhang, W. Zhang, Y. Li, B.-C. Ye, Microchim. Acta 186, 1–9 (2019)
H. Wei, J. Wang, Q. Lin, Y. Zou, X.A. Chen, H. Zhao, J. Li, H. Jin, Y. Lei, S. Wang, Nano Energy 86, 106047 (2021)
D.K. Sam, S. Gong, A. Durairaj, E.K. Sam, J. Liu, X. Lv, Int. J. Energy Res. 45, 10989–11001 (2021)
W. Yaseen, M. Xie, B.A. Yusuf, Y. Xu, N. Ullah, M. Rafiq, A. Ali, J. Xie, Appl. Surf. Sci. 579, 152148 (2022)
Y. Liu, X. Zhu, Q. Zhang, T. Tang, Y. Zhang, L. Gu, Y. Li, J. Bao, Z. Dai, J.-S. Hu, J. Mater. Chem. A 8, 8920–8926 (2020)
H.Q. Chang, G.H. Zhang, K.-C. Chou, Electrochim. Acta 394, 139119 (2021)
Y. Wang, K. Li, F. Yan, C. Li, C. Zhu, X. Zhang, Y. Chen, Nanoscale 11, 12563–12572 (2019)
S. Yuan, M. Xia, Z. Liu, K. Wang, L. Xiang, G. Huang, J. Zhang, N. Li, Chem. Eng. J. 430, 132697 (2022)
P. Zhang, Y. Liu, T. Liang, E.H. Ang, X. Zhang, F. Ma, Z. Dai, Appl. Catal. B 284, 119738 (2021)
J. Zhang, X.P. Sun, P. Wei, G. Lu, S.X. Sun, Y. Xu, C. Fang, Q. Li, J.T. Han, ChemCatChem 12, 3737–3745 (2020)
X. Luo, Q. Zhou, S. Du, J. Li, J. Zhong, X. Deng, Y. Liu, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 10, 22291–22302 (2018)
M.H. Gomaa, Z.A. Hamid, M.A.M. Ibrahim, R.A. El Sttar, E.-S.H. El-Mosallamy, Korean J. Chem. Eng. 40, 1186–1196 (2023)
Y. Shi, J. Cai, X. Zhang, Z. Li, S. Lin, Int. J. Energy Res. 47, 7761–7769 (2022)
X. Hou, H. Zhou, M. Zhao, Y. Cai, Q. Wei, ACS Sustain. Chem. Eng. 8, 5724–5733 (2020)
S. Ghosh, S.M. Jeong, S.R. Polaki, Korean J. Chem. Eng. 35, 1389–1408 (2018)
J.B. Hwang, S. Kim, W.-S. Chae, H.M. Pathan, M.A. Mahadik, J.S. Jang, Korean J. Chem. Eng. 38, 1149–1160 (2021)
H.S. Kim, M.S. Kang, W.C. Yoo, J. Phys. Chem. C 119, 28512–28522 (2015)
J. Lee, H.S. Kim, J.-H. Jang, E.-H. Lee, H.-W. Jeong, K.-S. Lee, P. Kim, S.J. Yoo, ACS Sustain. Chem. Eng. 9, 7863–7872 (2021)
H.S. Kim, M. Kim, M.S. Kang, J. Ahn, Y.-E. Sung, W.C. Yoo, ACS Sustain. Chem. Eng. 6, 2324–2333 (2018)
K.-H. Kim, Y.-J. Song, H.-J. Ahn, Korean J. Chem. Eng. 40, 1071–1076 (2023)
Y. Sohn, D.-G. Kim, J.H. Lee, S. Lee, I.S. Hwang, S.-H. Lee, S.J. Yoo, P. Kim, Korean J. Chem. Eng. 37, 938–945 (2020)