鹼性介質中高效析氫反應中缺失片段的捕捉策略與展望

2021-01-11 科學網

鹼性介質中高效析氫反應中缺失片段的捕捉策略與展望

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/10 19:43:36

德國柏林工業大學Matthias Driess團隊綜述了鹼性介質中高效析氫反應中缺失片段的捕捉策略與展望。 相關研究成果發表在2021年1月07日出版的國際學術期刊《德國應用化學》。

過渡金屬氫氧化物（M–OH）及其異質結構（X | M–OH，其中X可以是金屬、金屬氧化物、金屬硫系化合物、金屬磷化物等）最近作為鹼性水電解析氫反應（HER）的高活性電催化劑出現。金屬氫氧化物中的晶格氫氧根陰離子主要負責觀察這種增強的HER在鹼中的活性，促進水的離解並協助第一步，即氫的吸附。

不幸的是，它們的導電性差一直是一個令人關注的問題，大大降低了它的活性。當發現具有金屬和/或半導體相的異質結構氫氧化物材料能夠克服這一缺陷時，取得了有趣的進展。然而，在最近發展起來的金屬硫系化合物和磷化物基HER催化劑中，金屬氫氧化物及其異質結構催化鹼性HER領域取得的重大進展及其優越性令人遺憾地被忽略了。

與其他綜述不同的是，本文從鹼性HER為何困難的問題入手，通過對其評價觀點、金屬氫氧化物及其異質結構催化的趨勢、鹼性HER在不同界面上的作用、近期該領域的研究方向等方面進行綜述，最後總結了為什麼金屬氫氧化物及其異質結構是高效鹼性HER的必然選擇。

附：英文原文

Title: Strategies and Perspectives to Catch the Missing Pieces in Energy‐Efficient Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media

Author: Matthias Driess, Sengeni Anantharaj, Suguru Noda, Vasanth Rajendhiran Jothi, SungChul Yi, Prashanth W. Menezes

Issue&Volume: 07 January 2021

Abstract: Transition metal hydroxides (M–OH) and their heterostructures (X | M–OH, where X can be a metal, metal oxide, metal chalcogenide, metal phosphide, etc.) have recently emerged as highly active electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) of alkaline water electrolysis. Lattice hydroxide anions in metal hydroxides are primarily responsible for observing such an enhanced HER activity in alkali that facilitate water dissociation and assist the first step, the hydrogen adsorption. Unfortunately, their poor electronic conductivity had been an issue of concern that significantly lowered its activity. Interesting advancements were made when heterostructured hydroxide materials with a metallic and or a semiconducting phase were found to overcome this pitfall. However, in the midst of recently evolving metal chalcogenide and phosphide based HER catalysts, significant developments made in the field of metal hydroxides and their heterostructures catalysed alkaline HER and their superiority have unfortunately been given negligible attention. This review, unlike others, begins with the question why alkaline HER is difficult and will take the reader through evaluation perspectives, trends in metals hydroxides and their heterostructures catalysed HER, an understanding how alkaline HER works on different interfaces, what must be the research directions of this field in near future, and eventually summarizes why metal hydroxides and their heterostructures are inevitable for energy‐efficient alkaline HER.

DOI: 10.1002/anie.202015738

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015738

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