电催化氢气演化(HER)是绿色,环保的氢气生产途径。为了满足日益增长的能源需求,缓解对环境的压力,需要开发廉价高效的氢析出催化剂,从而促进氢的析出过程。在许多非贵金属氢析出催化剂中,基于过渡金属/合金及其化合物的催化剂受到广泛关注。特别地,可以使用与析氢性能相当的铂来实现在过渡金属/合金中涂覆的氮,磷和其它元素掺杂的碳材料及其化合物在核 - 壳结构的表面上。这不仅是由于过渡金属基催化剂和掺杂元素在碳壳的电子结构上的转变,以控制固体催化剂表面的氢原子吸附也可以减少,而且还受益于碳壳对内部材料的保护,从而提高壳结构催化剂体系中电催化氢演化的核活性和稳定性。然而,由于过渡金属基催化剂和掺杂剂元素都提供电子,所以对电催化HER的贡献难以澄清。这很难探讨电催化剂的机理,为构建高效氢气催化剂找到理论依据。
最近华南理工大学清华大学副研究员,副院长,李佳深圳研究生院副教授(共同作者)等镍铜合金纳米粒子在表面厚度为控制纯石墨碳层,形成NiCu @ C核心壳系统研究了镍 - 铜合金和碳 - 壳厚度对系统析氢的影响。研究了镍 - 铜合金和碳 - 壳厚度对系统析氢的影响。结果表明,碳壳厚度对NiCu @ C核壳结构的电催化性能有很大的影响。涂覆有单层石墨碳的NiCu纳米颗粒在电催化HER中达到最高的活性和稳定性,并且在pH为0.7,14的电解质溶液中达到10mA cm -2的电位密度。分别为48,164,74 mV。催化剂体系在整个pH范围内具有很高的电化学稳定性。密度泛函理论(DFT)计算显示,Ni43Cu12 @ C240模型催化剂具有接近零的氢原子吸附自由能(-0.03eV)。
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