聊城大學電催化析氫研究取得新成果

據中國山東網消息：化石能源日益枯竭，且化石能源的使用是造成環境變化與汙染的關鍵因素，因此，開發更清潔的可再生能源勢在必行。氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。氫的能量密度高，燃燒產物是水
，無汙染

，且能循環使用。因此
，氫能作為一種高效、清潔

、可持續的“無碳”能源已得到世界各國的普遍關注。

為降低水裂解析氫反應的過電位並加快反應速率
，電催化劑的使用尤為重要。Pt金屬是現今性能最好的析氫催化劑，但其價格昂貴
、成本太高、儲量稀少，在實際生產中無法推廣應用。

近(jin)年(nian)來(lai)，雜(za)原(yuan)子(zi)摻(chan)雜(za)的(de)碳(tan)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)作(zuo)為(wei)電(dian)催(cui)化(hua)劑(ji)顯(xian)示(shi)出(chu)很(hen)大(da)的(de)潛(qian)力(li)。碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)來(lai)源(yuan)豐(feng)富(fu)
，且(qie)結(jie)構(gou)與(yu)化(hua)學(xue)組(zu)分(fen)可(ke)調(tiao)
，其(qi)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)可(ke)與(yu)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)甚(shen)至(zhi)貴(gui)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)相(xiang)提(ti)並(bing)論(lun)。碳(tan)材(cai)料(liao)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)耐(nai)酸(suan)堿(jian)性(xing)，穩(wen)定(ding)性(xing)很(hen)好(hao)。此(ci)外(wai)，雜(za)原(yuan)子(zi)(如，氮、硼
、磷和硫等)摻(chan)雜(za)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)的(de)調(tiao)節(jie)碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)子(zi)性(xing)質(zhi)。兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)雜(za)原(yuan)子(zi)的(de)共(gong)摻(chan)雜(za)比(bi)單(dan)摻(chan)雜(za)具(ju)有(you)更(geng)明(ming)顯(xian)的(de)效(xiao)果(guo)，共(gong)摻(chan)雜(za)通(tong)過(guo)兩(liang)種(zhong)原(yuan)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)
，可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)。

聊城大學化學化工學院曲孔崗博士與澳大利亞阿德萊德大學喬世璋、戴勝兩位教授合作，利用聚多巴胺作為平台
，合成了氮硼

、氮磷和氮硫雙摻雜的三種碳納米片層材料
，比較研究了第二摻雜劑(硼
、磷和硫)對(dui)氮(dan)摻(chan)雜(za)碳(tan)材(cai)料(liao)在(zai)析(xi)氫(qing)反(fan)應(ying)中(zhong)的(de)促(cu)進(jin)作(zuo)用(yong)。他(ta)們(men)研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)，硫(liu)具(ju)有(you)最(zui)強(qiang)的(de)促(cu)進(jin)作(zuo)用(yong)
，磷(lin)其(qi)次(ci)，而(er)硼(peng)會(hui)降(jiang)低(di)氮(dan)摻(chan)雜(za)碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)。深(shen)入(ru)的(de)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)結(jie)合(he)實(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)證(zheng)實(shi)，第(di)二(er)摻(chan)雜(za)劑(ji)的(de)促(cu)進(jin)作(zuo)用(yong)受(shou)碳(tan)材(cai)料(liao)內(nei)在(zai)的(de)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)和(he)外(wai)在(zai)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)影(ying)響(xiang)，即(ji)：dianzijiegoujuedinglehuoxingweidiandecuihuahuoxing，zhiyouzaiyoulidedianzijiegoudejichushang，dadebibiaomianjicaikejinyibutigaocuihuajidebiaoguanhuoxing。yiqukonggangweidiyizuozhedexiangguanyanjiuchengguofabiaozaimeiguohuaxuehuizazhiACS Nano (2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03290)上。

曲孔崗老師表示
，接下來研究團隊會繼續深入研究析氫的催化問題，除此碳納米材料外，也會探索性能更優、成本低的金屬類等種類的催化劑
，為國家的清潔、可再生能源的開發利用作貢獻。