【貴金屬】廣西大學尹詩斌Appl.Catal.B Environ:負載泡沫鎳上鐵-銥合金納米粒子作為高效穩定催化劑用於全水分解

2021-02-25 能源電催化材料
近日，廣西大學尹詩斌研究團隊在Applied Catalysis B: Environmental（IF 16.683）發表題為「Bimetallic iron-iridium alloy nanoparticles supported on nickel foam as highly efficient and stable catalyst for overall water splitting at large current density」的文章，文章利用採用水熱法製備了鎳泡沫上自支撐的FeIr雙金屬合金，顯示出優異的HER性能，優於以往報導的HER催化劑，卓越的性能歸功於超小FeIr合金、3D導電基底和乙二醇配體環境，通過氫氣溢出促進高效HER。

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https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119327

本工作採用水熱法製備了鎳泡沫上自支撐的FeIr雙金屬合金，平均粒徑為2.17 nm，紅外負載量僅為0.803 wt.%。在鹼性介質中，在20 mA·cm-2下，它顯示出OER (200 mV)和HER (16.6 mV)的超低過電位，優於以往報導的HER催化劑。對於總體水分解，它只需要1.48 V就能獲得10 mA·cm-2的電流密度，並且在150 mA·cm-2的電流密度下測試504小時後，表現出優異的長期穩定性，性能下降可忽略不計。卓越的性能歸功於超小FeIr合金、3D導電基底和乙二醇配體環境，通過氫氣溢出促進高效HER。因此，這項工作無疑為開發大電流密度下具有優異性能的超低負載貴金屬催化劑提供了一種有前途的方法。

圖2:(a)FeIr/NF的XRD圖譜；(b)FeIr/NF的紅外透射光譜；FeIr/NF的(c) Ir 4f和(d) Fe 2p的XPS光譜。

圖3:(a-d)FeIr/N的TEM圖像；(e-h) Ir, Fe 和O的元素繪圖圖像；(i)粒度分布直方圖。

圖4:(a)樣品1.0 MKOH中的OER極化曲線；(b)FeIr/NF的計時電位曲線；(c)相應的塔菲爾圖和奈奎斯特圖；(d)在電流為5.0 mA時對時間的理論計算和實驗測量的O2量。插圖：照片顯示，145分鐘後O2的體積比初始體積多2.5 ml。

圖5:(a)樣品在1.0 M KOH中的HER極化曲線；(b)相應的FeIr/NF計時電位曲線；(c)相應的塔菲爾圖和奈奎斯特圖;(d)在1.0 MKOH中，電流為5.0 mA時理論計算和實驗測量的H2量隨時間的變化。插入：照片顯示145分鐘後H2的體積比初始體積多5.0 ml。

圖6:(a)1.0 M KOH中總體水分解的LSV曲線；(b)在150 mA·cm-2時的相應時間電位曲線。

此成果發表在國際知名學術期刊Applied Catalysis B: Environmental （IF 16.683）,Bimetallic iron-iridium alloy nanoparticles supported on nickel foam as highly efficient and stable catalyst for overall water splitting at large current density,Fang Shen et al. ,2020.

DOI:10.1016/j.apcatb.2020.119327

撰稿人：崔彤

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