美國化學會權威期刊ACS Applied Materials & Interfaces報導稀土學院最新學術成果

成果簡介：

稀土學院漆小鵬副教授針對目前的自然界豐度較高，具有靈活的高配位數的稀土元素鈰的優點，設計了一個簡單的策略同時在酸性和鹼性實現高效的析氫活性。利用水熱的方法在泡沫鎳表面原位生長了三維自支撐無粘結劑垂直分布的納米片，在氫氣熱退火條件下合成異質結構MoO2−CeF3納米片。CeF3和MoO2異質界面上的電子再分布是增強HER活性的一個促進因素。適當引入CeF3可以擴大納米片的尺寸，增加許多活性中心，提高材料的催化耐久性，同時能改變MoO2界面上的電子分布，所有這些都提高了析氫活性。由於具有界面納米片結構，MoO2−CeF3/NF在鹼性(1.0 M KOH)和酸性(0.5 M H2SO4)電解質中表現出顯著的HER性能，在10 mA cm−2處的過電位分別為18和42 mV，這明顯低於Pt/C在鹼性介質(27mV)和接近Pt/C在酸性介質(41mV)中的過電位在相同的電流密度下。更重要的是，在鹼性和酸性電解質中，MoO2−CeF3/NF在電流密度>112 mA cm−2時表現出比Pt/C更好的HER活性。本工作通過過渡金屬氧化物和稀土化合物的異質結構設計，為高效電催化析氫材料的發展提供了一種新的策略。

圖1 MoO2−CeF3/NF的製備合成途徑

圖2 (a) SEM圖像、(b) TEM圖像、(c) HR-TEM圖像和(d)MoO2−CeF3/NF的SAED圖像

圖3 XPS 表徵

圖4 鹼性溶液中電化學性能表徵

圖5 酸性溶液中電化學性能表徵

在這項工作中，研究人員設計了一個簡單的策略來同時在酸性和鹼性實現高效的析氫活性。以價格便宜的過渡金屬和稀土鈰為原料製備的MoO2−CeF3/NF在酸性和鹼性電解液中都具有媲美Pt/C的優異電催化性能。該項工作得到江西省教育廳重點項目和江西省重點研發計劃的資助。

論文連結：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c14119