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MoO2/Cu3P复合电极材料的制备及电催化性质研究

2021-10-27金维亮肖春雨于佳会许华梅

金维亮,肖春雨,于佳会,许华梅

(1.哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150025;2.哈尔滨信息工程学院,黑龙江 哈尔滨 150431)

近年来,随着石油、天然气和煤矿等化石能源的日趋紧缺,以及因过度使用化石能源而导致的环境污染愈发严重,人们急需寻找一种可再生的、清洁的、储量丰富的替代能源[1-2]。H2因为其有较高的比能量和热值,被认为是最清洁的可再生资源,是未来能源供应中化石燃料的主要替代品。H2的可持续生产是实现氢能源商业化的重要前提,电解水制氢是一种生产纯氢的环保方法,并且是在未来实现氢能源廉价化和可持续化的重要手段。在电催化析氢反应(HER)过程中,贵金属铂(Pt)基材料是最佳的HER催化剂,但铂高昂的成本和稀缺性使铂及其合金不能被广泛应用于电催化析氢[3-4]。因此,需要寻找一种性能优异的、廉价的、稳定性较高的非贵金属HER催化剂。

过渡金属氧化物(TMOs)和过渡金属磷化物(TMPs)在碱性条件下表现出高效的HER活性和较高的稳定性。本文研究的就是一种TMOs与TMPs复合的HER催化剂。MoO2拥有良好的HER催化活性以及较为优异的导电性,现已在电催化析氢领域得到了广泛的关注,但是其HER活性仍需提高。Cu3P也是一种在碱性环境中具有HER性能好和稳定性高等特点的HER催化剂。此外,MoO2的吉布斯自由能(ΔGH*)为-1.604eV,有较强的吸附H*的能力;Cu3P的ΔGH*为-0.19eV,有脱附H*的能力。这里的H*指代在催化剂表面上被吸附的氢原子。因此若制备出MoO2与Cu3P的复合材料,这种材料可能在MoO2和Cu2O异质结构界面上生成吸附和脱附H*的有效催化活性位点,进而提高MoO2/Cu3P复合材料析氢催化剂的HER性能[5-6]。……

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