材料科學(xué)系郭艷輝副教授在高效催化電極構(gòu)筑方面取得新進(jìn)展
常規(guī)的催化電極主要由催化劑與導(dǎo)電基體兩部分組成，當(dāng)前研究主要集中在催化劑的開(kāi)發(fā)方面，而基底材料則仍主要局限在導(dǎo)電金屬類(lèi)的鐵、鎳、銅、鈦以及非金屬類(lèi)的碳布等。這些基材雖具有導(dǎo)電性好，機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但存在成本，環(huán)保等方面問(wèn)題。因此，拓展催化電極的基材對(duì)于實(shí)用催化電極的研發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
我系郭艷輝老師團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)大量研究，在使用非金屬基底構(gòu)筑高效、低成本催化電極方面取得了突破，研究成果以“Fabrication of practical catalytic electrodes using insulating and ecofriendly substrates for overall water splitting”為題發(fā)表在Energy & Environmental Science上(2019, DOI: 10.1039/C9EE00839J)。
該工作使用常見(jiàn)、易得的基底材料（紙、海綿及布），借助簡(jiǎn)單的化學(xué)鍍方法將導(dǎo)電催化劑均勻沉積于其表面，制備出了具有高效、經(jīng)濟(jì)、輕質(zhì)、可折疊等特點(diǎn)的新型催化電極，所得電極具有良好的導(dǎo)電性，電極方塊電阻只有0.42Ω sq−1。這類(lèi)電極還具有優(yōu)異的電催化活性，其中，使用濾紙構(gòu)筑的Ni-P-B/Paper電極在1M堿性電解液中實(shí)現(xiàn)了高效的析氫（η500=276 mV）與析氧反應(yīng)（η500=375 mV），并在1A/cm2大電流密度下可穩(wěn)定工作240 h以上，性能優(yōu)于相同催化材料的金屬基底電極，而其重量?jī)H為相同尺寸Ni Foil催化電極的五分之一，Ni Foam催化電極的一半。該工作具有潛在的實(shí)用價(jià)值，也為新型催化電極的設(shè)計(jì)與研制提供了新思路。
本工作主要由我系郝偉舉博士后、吳仁兵青年研究員與中科院微系統(tǒng)所黃浩博士合作完成，通訊作者為郭艷輝副教授與中科院微系統(tǒng)所歐欣研究員。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/EE/C9EE00839J#!divAbstract
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