层状双氢氧化物析氧催化剂的研究进展

发布时间：2021-06-15 23:22

　　层状双氢氧化物具有制备简单,层间客体可调节,合成成本较低,稳定性较好等优点,因此成为析氧催化剂的研究热点,但仍存在电荷传输速率低,过电位相对较高等问题,因此需要对其改性来加快其大规模应用。首先介绍了层状双氢氧化物的结构特点,简述了其析氧反应的催化机理,然后总结了不同种类的优化改性策略来增强其催化活性。优化改性方法分别包括:与导电基材复合;合成超薄纳米片法;与石墨烯复合法;杂化改性法。重点探讨了层状双氢氧化物析氧催化剂在电解水制氢方面的应用,提出了不同改性方法的优缺点,阐明将其适当结合,有利于制备更高效的析氧催化剂,最后指出了这类催化剂仍面临的问题:回收率较低,催化剂稳定性和可实现的电流密度尚未达到工业化需求,无法实现大规模制备等难点。 

【文章来源】：材料工程. 2020,48(01)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

图1 层状双氢氧化物结构示意图[14]

Song等[29]通过液相剥离将片层堆积的Ni-Fe,Ni-Co和Co-Co LDHs剥离成单层LDHs纳米片,制备得到的单层LDHs纳米片相比于片层堆积的LDHs其过电位和塔菲尔斜率降低,且Ni-Fe和Ni-Co LDHs纳米片比昂贵的IrO2催化剂OER催化活性高,图3为其过电位对比图。催化剂性能提高是由于剥离增大了电化学比表面积,导致活性位点密度增加,导电性提高。这种“自上而下”制备OER催化剂的策略可广泛应用于开发新的金属氧化物析氧催化剂。图3 10mA·cm-2电流密度下过电位(阴影柱状图表示层状

图2 LDHs常用剥离过程[14]Liu等[30]先通过水热法制备了初始的CoFe-LDHs,后将制得的样品在介质阻挡放电(DBD)等离子体反应器中反应5 min,即获得了超薄的CoFe-LDHs纳米片。水等离子剥离LDHs的关键是通过破坏金属层和层间阴离子之间的静电相互作用,等离子体可以刻蚀部分层间阴离子来剥落纳米片和金属氢氧化物层以产生O,Fe和Co空位。由于其独特的结构性质,通过剥离制备的超薄LDHs纳米片电催化OER活性显著增强,与常用的超声剥离相比,水等离子剥离更清洁,效率更高,且能产生许多活性空位和活性边缘。


本文编号：3231901