電催化電極材料構築及應用取進展

jinqi，zhongguokexueyuanhefeiwuzhikexueyanjiuyuangutiwuliyanjiusuoweinajishuyuqijianyanjiushiyanjiuyuanliyueketizuzaidiancuihuadianjicailiaodegouzhujiyingyongfangmianqudexinjinzhan，xiangguanyanjiujieguofabiaozaiguojiqikanJournal of Materials Chemistry A (J. Mater. Chem. A, 5, 11163-11170 (2017))上。

上圖為IR補償後的碳摻雜Co/Co3O4的空心球異質複合納米材料在1M KOH溶液中的極化曲線。插圖為複合材料的透射照片。

目前開發的各種可再生能源生產和存儲技術中

，電化學水裂解製氫、燃料電池、金屬-空氣電池等能量轉化和存儲裝置以其效率高、結構簡單、環境友好和應用範圍廣等優點受到廣泛關注。其中氧析出反應(OER) 在這些能量轉化和存儲裝置中扮演了重要角色。但OER過程的過電勢很高
，需要消耗巨大的能量
，通過催化劑降低OER過(guo)電(dian)勢(shi)是(shi)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao)的(de)。目(mu)前(qian)性(xing)能(neng)優(you)異(yi)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)主(zhu)要(yao)是(shi)具(ju)備(bei)低(di)過(guo)電(dian)勢(shi)和(he)高(gao)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)等(deng)優(you)點(dian)的(de)釕(liao)基(ji)材(cai)料(liao)。然(ran)而(er)由(you)於(yu)貴(gui)金(jin)屬(shu)釕(liao)元(yuan)素(su)含(han)量(liang)較(jiao)少(shao)
，此(ci)類(lei)材(cai)料(liao)難(nan)以(yi)得(de)到(dao)大(da)規(gui)模(mo)的(de)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)。因(yin)而(er)，研(yan)發(fa)基(ji)於(yu)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)的(de)高(gao)效(xiao)催(cui)化(hua)劑(ji)勢(shi)在(zai)必(bi)行(xing)。理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，金(jin)屬(shu)鈷(gu)(Co)及鈷基氧化物有接近釕基材料的氧化催化活性。但是實心結構的Co基催化劑由於有限的比表麵積，難以進一步提高其催化活性
，故而製備空心結構的Co基催化劑是一種極有前景的策略。

綜上所述
，李越課題組研究人員利用聚苯乙烯(PS)球為模板，通過熱解還原獲得高比表麵積空心的碳摻雜Co/Co3O4異yi質zhi複fu合he納na米mi材cai料liao。該gai複fu合he材cai料liao既ji保bao留liu了le聚ju苯ben乙yi烯xi的de球qiu形xing結jie構gou，又you具ju有you較jiao高gao的de比bi表biao麵mian積ji和he均jun勻yun分fen散san的de活huo性xing位wei點dian
，如ru下xia圖tu所suo示shi。進jin一yi步bu研yan究jiu表biao明ming，采cai用yong此ci種zhong方fang法fa構gou築zhu的de複fu合he材cai料liao具ju有you優you異yi的de導dao電dian能neng力li和he催cui化hua能neng力li

，且qie具ju有you很hen好hao的de循xun環huan穩wen定ding性xing能neng。上shang述shu研yan究jiu成cheng果guo對dui高gao性xing能neng能neng量liang轉zhuan換huan與yu存cun儲chu材cai料liao的de設she計ji
、大規模製備及其應用具有重要意義。

上述研究得到了國家自然科學基金

、中科院科技創新“交叉與合作團隊”等項目的資助。