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)：電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)決(jue)定(ding)了(le)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)的(de)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)，隻(zhi)有(you)在(zai)有(you)利(li)的(de)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，大(da)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)才(cai)可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)表(biao)觀(guan)活(huo)性(xing)。以(yi)曲(qu)孔(kong)崗(gang)為(wei)第(di)一(yi)作(zuo)者(zhe)的(de)相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)發(fa)表(biao)在(zai)美(mei)國(guo)化(hua)學(xue)會(hui)雜(za)誌(zhi)ACS 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。