近期,省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室在新能源電催化領域取得重要進展,相關成果發表于化學領域權威期刊《Journal of Energy Chemistry》(影響因子:14,中科院一區,Top),論文第一作者為博士生丁梅杰,通訊作者分別為理學院魏智強教授、材料學院劉徳學教授。省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室、材料科學與工程學院為第一通訊單位。
材料形貌的合理設計和環保電催化劑的選擇對高效水分解至關重要。團隊通過創新策略,將鈰元素摻雜到磷化鈷(CoP)中,有效調控了CoP的電子結構,大幅提升了其在水分解中的催化性能。研究結果表明,采用Ce-ZIF-67衍生的多孔Ce摻雜CoP微多面體作為電催化材料,能夠在氫析出和氧析出反應中表現出極佳的催化活性和長期穩定性。在實驗測試中,該材料在10 mA cm?2電流密度下實現氫析出反應的過電位僅為152 mV,氧析出反應的過電位則為352 mV。同時,采用該材料作為陰陽兩極的堿性電解槽,在10 mA cm?2的電流密度下僅需1.55 V的電壓。密度泛函理論(DFT)計算進一步揭示,鈰元素的適量摻入不僅增強了CoP的導電性,還能夠優化催化表面對反應中間體的吸附,從而實現優異的電催化效果。此項研究為設計高效水分解電催化劑開辟了新的方向,有望在未來清潔能源開發中發揮重要作用。(撰稿:丁梅杰,審核:石玗)