美高校開發三層雙功能製氫催化劑

據搜狐新聞報道：由萊斯大學和休斯敦大學開發的一種新型高效
、高度活躍的雙功能催化劑可將水分解成氫和氧，而不需要像鉑這樣昂貴的金屬

該研究小組認為，這項工作提供了一種簡單的策略，即從地球豐富的材料中製造出高效的電催化劑，用於整體水分離。

由萊斯大學生產、休斯敦大學測試的電解膜是一種三層結構的鎳、石墨烯和三元金屬磷化物(FeMnP、鐵、錳和磷)。泡沫鎳使薄膜有一個較大的表麵，使導電石墨烯保護鎳不受降解
，金屬磷化物也能進行反應。

石墨烯，一種原子厚度的碳
，是保護底層鎳的關鍵。在化學氣相沉積（CVD）爐中的鎳泡沫上形成1至3層石墨烯，並且還通過CVD和單一前體將鐵
、錳和磷加在其上。

通tong過guo對dui鎳nie泡pao沫mo和he無wu石shi墨mo烯xi的de磷lin化hua物wu進jin行xing了le測ce試shi比bi較jiao了le中zhong間jian的de鎳nie泡pao沫mo和he無wu石shi墨mo烯xi的de磷lin化hua物wu，結jie果guo發fa現xian導dao電dian石shi墨mo烯xi降jiang低di了le氫qing和he氧yang反fan應ying的de電dian荷he轉zhuan移yi電dian阻zu。

Whitmire表示，該材料具有可擴展性，可應用於生產氫和氧的汽車工業中
，也可用於電催化儲存能量的太陽能和風力發電設施。

在氫進化反應(HER)和氧進化反應(OER)中，FeMnP表現出高的電催化活性。利用FeMnP / GNF作為陽極和陰極進行整體水分離,團隊在低至1.55 V的電池電壓下實現了10 mA cm-2的電流密度。通過密度泛函理論(DFT)的計算表明，暴露Fe和Mn位點的切麵是實現HER高活性的必需條件。

Kenton Whitmire表示：“常(chang)規(gui)金(jin)屬(shu)有(you)時(shi)會(hui)在(zai)催(cui)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)氧(yang)化(hua)。通(tong)常(chang)
，氫(qing)的(de)進(jin)化(hua)反(fan)應(ying)是(shi)酸(suan)的(de)，氧(yang)的(de)進(jin)化(hua)反(fan)應(ying)是(shi)在(zai)堿(jian)中(zhong)完(wan)成(cheng)的(de)。我(wo)們(men)這(zhe)次(ci)所(suo)研(yan)發(fa)的(de)是(shi)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)的(de)材(cai)料(liao)，不(bu)管(guan)是(shi)在(zai)酸(suan)性(xing)還(hai)是(shi)堿(jian)性(xing)溶(rong)液(ye)中(zhong)。”

這(zhe)一(yi)發(fa)現(xian)建(jian)立(li)在(zai)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)今(jin)年(nian)早(zao)些(xie)時(shi)候(hou)發(fa)明(ming)的(de)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)氧(yang)進(jin)化(hua)催(cui)化(hua)劑(ji)之(zhi)上(shang)。在(zai)這(zhe)項(xiang)工(gong)作(zuo)中(zhong)
，研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)直(zhi)接(jie)在(zai)一(yi)個(ge)半(ban)導(dao)體(ti)納(na)米(mi)線(xian)陣(zhen)列(lie)上(shang)產(chan)生(sheng)了(le)催(cui)化(hua)劑(ji)
，將(jiang)太(tai)陽(yang)光(guang)轉(zhuan)化(hua)為(wei)太(tai)陽(yang)能(neng)水(shui)分(fen)解(jie)的(de)能(neng)量(liang)。