析氫電催化劑缺陷填充研究取得新進展

據湖南大學化學化工學院網站報道：日前，湖南大學化學化工學院、化學生物傳感與計量學國家重點實驗室、湖南省石墨烯材料與器件重點實驗室王雙印課題組在電催化劑缺陷填充方麵取得重要進展：利用等離子體在催化劑表麵刻蝕出氧空位的同時實施雜原子原位填充以實現高效電化學氫（氧）析出, 並結合密度泛函理論計算和同步輻射表征從機理上作出了詳細解釋。該研究成果發表在能源環境領域TOP期刊《能源環境科學》（EnergyEnviron. Sci., 2017, DOI: 10.1039/C7EE01917C）上，期刊影響因子29.518。論文第一作者是博士生肖朝輝。

氫(qing)能(neng)源(yuan)就(jiu)是(shi)將(jiang)氫(qing)氣(qi)存(cun)儲(chu)的(de)化(hua)學(xue)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)
，整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)唯(wei)一(yi)的(de)副(fu)產(chan)品(pin)隻(zhi)有(you)水(shui)，還(hai)可(ke)以(yi)被(bei)用(yong)來(lai)再(zai)利(li)用(yong)，被(bei)稱(cheng)為(wei)最(zui)綠(lv)色(se)的(de)能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)。而(er)獲(huo)取(qu)氫(qing)氣(qi)的(de)理(li)想(xiang)的(de)途(tu)徑(jing)之(zhi)一(yi)是(shi)我(wo)們(men)熟(shu)悉(xi)的(de)水(shui)電(dian)解(jie)過(guo)程(cheng)：就是利用外加電場的作用將水轉化氫氣和氧氣。不過,這zhe一yi技ji術shu瓶ping頸jing之zhi一yi是shi需xu要yao高gao的de電dian解jie電dian壓ya，往wang往wang需xu要yao消xiao耗hao大da量liang的de能neng量liang。因yin此ci
，科ke學xue界jie一yi直zhi在zai不bu斷duan探tan索suo新xin型xing高gao效xiao電dian催cui化hua劑ji來lai降jiang低di這zhe一yi電dian壓ya。由you於yu電dian催cui化hua過guo程cheng往wang往wang發fa生sheng在zai催cui化hua劑ji表biao麵mian，因yin而er，對dui催cui化hua劑ji材cai料liao的de表biao麵mian進jin行xing結jie構gou調tiao控kong來lai改gai善shan其qi催cui化hua性xing能neng是shi本ben領ling域yu研yan究jiu工gong作zuo的de核he心xin。 chuantongdecuihuajiyibanshijuyouwanmeijingzhuangjiegoudecailiao，erkexuejiamenjinshushinianlaideyanjiubiaoming，cuihuajijiegouzhongruohanyoufeiwanzhengjiegourujiemianquexiandeng
，zhexiebuwanmeidecunzaifanerrangcailiaojuyougengyouyidecuihuanengli。

近年來，王雙印課題組在研究催化劑表麵調控，尤其是缺陷化學方麵取得了係統性的進展。 2017年1月至今，該課題組圍繞電催化劑缺陷化學已在Angew. Chem., Adv. Mater., EnergyEnviron. Sci., Adv. Func. Mater. 等影響因子大於10的期刊發表論文8篇。

在課題組之前的研究工作基礎上，該研究工作利用等離子技術,在氬氣等離子體氣流刻蝕材料表麵氧而產生結構缺陷(即氧空位)的同時
，磷原子立即被輸送並填充到這個氧空位缺陷位置
，這兩個過程是實時同步完成的。 這樣
，催化劑材料表麵不僅形成大量非完整的結構缺陷， jizayuanzilinzhanjulecailiaobiaomianyinkeshiershiqudeyangdeweizhi，congerxingchengfengfudeshuidianjiechanqingcuihuahuoxingzhongxin，tongshizhegeguochengshiqibiaomianbutongjiataidejinshulizigudebilidedaoyouhua，shicailiaodeshuidianjiechanyangcuihuanengliyededaozengqiang。zheyangzongheqilai, 該催化劑就極大的降低了水電解的分解電壓, 從而降低了能耗。進一步，利用密度泛函理論計算（與南京師範大學李亞飛教授合作）和同步輻射表征（與台灣淡江大學Chung-Li Dong博士合作）對結果進行詳細的機理解釋。這項研究工作提供了新型高效電催化劑的設計新思路, 也對推動電催化劑機理研究具有重要的意義。

論文鏈接： http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ee/c7ee01917c#!divAbstract.