雙功能氧化鉬複合材料在電催化領域的應用

近期,武漢理工大學木士春教授課題組製備出了一種寬pH範圍內高效的雙功能全水解催化劑——釕與氧化鉬複合材料Ru@MoO(S)3。其在鹼性和酸性條件下均表現出優异且幾乎相同的全水解性能,進而有效彌補了現有電催化劑的不足,即在酸性和高氧化環境中不穩定,且應用單一。

釕與氧化鉬複合材料圖片

圖源:Shichun Mu/sciencedirect

隨著環境問題的日益嚴峻和能源緊缺問題的加劇,可再生能源的存儲與轉化技術成爲了近年來的研究重點。氫能憑藉高的能量密度,清潔環保以及儲存形式多樣化等優點被認爲是理想的能量載體。在已有的制氫方法中,電解水産氫表現出了極大的潜能,尤其是結合太陽能、風能等新能源作爲中間過渡能源轉化電能供給于電解水裝置。

然而,水電解過程中在陰極上發生的析氫反應熱力學和動力學較慢,導致在電解水析氫反應的過程中需要較高的過電勢。因此,在電催化領域亟需開發具有高催化活性和高化學穩定性的電催化劑。

水電解過程圖片

有鑒于此,木士春教授課題組設計出了一種新型的氧化鉬複合材料,即Ru@MoO(S)3。與商業化的電催化劑如鉑和氧化釕等相比,Ru@MoO(S)3具有更快的析氫和析氧反應動力學及更高的穩定性,主要是歸因于該催化劑具有的納米膠囊結構,內部爲Ru,外部爲S調製的MoO3(MoO(S)3)。

Ru@MoO(S)3的製備方法是采用水包油法,即先製備具有褶皺表面的單分散球形鉬基前驅體,再經過載釕以及後續的高溫退火即可獲得所需要的産品。

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