Cuihua Tian1,2, Zhichen Liu1,2, Yiqiang Wu3,1, Xihong Lu4, Tianyun Yang1, Xu Tao1, Yan Qing3,1
1School of Materials Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha, Hunan 410004, China
2these authors contributed equally to this work
3Hunan Provincial Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Wood and Bamboo Resources, Changsha, Hunan, 410004 China
4School of Chemistry, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China
Tóm tắt
Tóm tắtCác thách thức lớn đối với thế hệ điện xúc tác bền vững và giá cả phải chăng là hiệu suất cao, sự phong phú về tài nguyên, và độ thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này sử dụng sợi nano cellulose tự nhiên (CNFs) với lượng lớn nhóm carboxyl và hydroxyl để điều chỉnh các xúc tác NiFe (NiFeNSC) cho phản ứng sinh oxy hiệu quả (OER). Nhờ vào việc đưa CNF vào, các ion kim loại NiFe được phân tán đồng nhất trên bề mặt CNF và có kích thước hạt nhỏ hơn. Thêm vào đó, diện tích bề mặt lớn hơn 3.17 lần và độ ẩm bề mặt được cải thiện đáng kể. Bằng cách tích hợp các hạt nano NiFe hoạt động với CNF được pha tạp, điện thế vượt qua của xúc tác NiFeNSC tổng hợp đã giảm từ 370 mV xuống 244 mV để cung cấp mật độ dòng điện là 10 mA cm−2, và cho thấy độ dốc Tafel nhỏ là 43.3 mV dec−1 trong điện phân KOH 1.0 M. Đáng chú ý, NiFeNSC thể hiện độ ổn định lâu dài xuất sắc, chỉ tăng 38 mV trong suốt 24 h đo lường điện thế phát, vượt trội so với xúc tác không có CNF (NiFeNS) và xúc tác thương mại RuO2 một cách rõ rệt. Các kết quả hiện tại cho thấy một hướng đi mới để thiết kế các xúc tác điện bền vững và phong phú về tài nguyên, cung cấp một chiến lược mới để thay thế carbon nano liên quan đến hóa thạch.
