銅鈷基莫特-肖特基電催化劑用於高效水解製氫

據Material Views網站消息：作zuo為wei一yi種zhong清qing潔jie可ke再zai生sheng能neng源yuan
，氫qing氣qi可ke以yi通tong過guo熱re轉zhuan換huan或huo者zhe由you電dian能neng和he光guang能neng催cui化hua的de水shui分fen解jie反fan應ying進jin行xing製zhi備bei。其qi中zhong
，電dian催cui化hua分fen解jie水shui被bei認ren為wei是shi一yi種zhong高gao效xiao，環huan境jing友you好hao型xing的de製zhi氫qing技ji術shu，具ju有you廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。電dian催cui化hua分fen解jie水shui反fan應ying可ke分fen為wei析xi氫qing（HER）和析氧（OER）兩個半反應。現今，鉑(Pt）、釕（Ru）和銥（Ir）dengguijinshuzuchengdexiqinghexiyangcuihuajibiaoxianchuyouyidediancuihuaxingneng，danshiyinweitamenangguidejiagehexiyouxingsuoyinanyishixiangongyehuadaguimoyingyong。yinci，quanshijiedekeyanrenyuanduigaoxiaowendingdejiyujiagedilian
、儲chu量liang豐feng富fu的de過guo渡du金jin屬shu基ji電dian催cui化hua劑ji進jin行xing了le大da量liang的de研yan究jiu。而er研yan發fa能neng在zai同tong一yi體ti係xi中zhong同tong時shi進jin行xing高gao效xiao的de析xi氫qing和he析xi氧yang反fan應ying的de全quan分fen解jie水shui電dian催cui化hua劑ji可ke以yi降jiang低di材cai料liao製zhi備bei成cheng本ben，簡jian化hua反fan應ying體ti係xi

，從cong而er極ji大da地di降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben，具ju有you更geng加jia廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。

目前
，純金屬單質不具備良好的催化析氧性能

，而由金屬氧化物組成的半導體材料如Co3O4
，CuCo2O4等往往受導電性限製不能夠進行高效的電催化析氫反應。而已有文獻報道由金屬和半導體耦合組成的電催化劑如Co/Co3O4、Ni/NiO等表現出優異的電催化性能。所以構築由金屬和半導體材料結合的莫特-肖特基電催化劑可作為一種新的策略來製備高效的全分解水催化劑。此外，由於氮摻雜的碳的優良導電性，構築氮摻雜的碳/金屬/半導體的複合材料可以進一步提高莫特-肖特基電催化劑的性能。

近日，大連理工大學精細化工國家重點實驗室的侯軍剛教授、孫立成教授開發了一種高效穩定的銅鈷基莫特-肖特基電催化劑。通過氫化和氮摻雜的碳層包覆構築了由氮摻雜碳（NC），銅鈷合金（CuCo）和缺陷態銅鈷半導體（CuCoOx）複合形成的核殼納米線陣列進行高效的全分解水反應。該NC/CuCo/CuCoOx核殼陣列在1M KOH溶液中均表現出了優異的電催化析氧和析氫性能
，僅需要190 mV過電勢達到10 mA cm-2的析氧電流以及112 mV過電勢達到10 mA cm-2的析氫電流。更重要的是，將這種複合體陣列電極分別作為陽極和陰極進行全分解水反應時
，僅需1.53V的電壓便能夠達到10 mA cm-2的電流密度並能在高電流密度下穩定工作100小時。其電催化性能和穩定性均遠優於Pt/C-IrO2組成的貴金屬全分解水電極體係。這種核殼陣列的優異性能歸因於（1）三維等級孔陣列能夠提供更大的電化學活性麵積，大量的活性位點以及快速的氣體釋放
；（2）通過在缺陷態CuCoOx納米線上原位生成CuCo納米合金構築金屬-半導體組成的莫特-肖特基電催化劑，極大提高了導電性以及加快了電荷傳輸特性
；（3）氮摻雜的碳促進了反應中間體的吸附，並通過重新分布電子密度結構為半導體，金屬和碳層間的電子傳遞構築了快速通道。

相關論文在線發表在期刊Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201704447）。