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化科院教师在Advanced Functional Materials上发表研究论文

近期,我校化科院唐亚文教授、徐林副教授课题组与李亚飞教授课题组合作,在电催化析氢材料领域的研究成果以“Encapsulation of Ni3Fe Nanoparticles in N-Doped Carbon Nanotube-Grafted Carbon Nanofibers as High-Efficiency Hydrogen Evolution Electrocatalysts”为题发表在Adv Funct Mater上。Adv Funct Mater是材料领域顶级期刊之一,2018年的影响因子13.325。论文第一作者为化科院2018届硕士生李同飞。

 

氢能作为一种清洁高效的绿色能源,具有能量密度高(142 MJ kg-1)和零污染等优点,在能源存储与转换领域具有较好的应用前景。电解水产氢是一种环境友好且高效的析氢方式,目前,电催化析氢过程中,较高的过电势及缓慢的动力学严重影响着催化效率。同时,商业化析氢电催化剂仍依赖于贵金属Pt/C催化剂,Pt储量稀少、成本高昂、稳定性差等缺陷限制了其大规模应用。因此,开发廉价、高效、具有和商业化Pt/C催化剂相媲美的非贵金属催化剂应用于电催化析氢具有重要的研究意义。

研究表明,过渡金属Ni基合金具有较高的导电性和催化析氢性能,然而其活性和稳定性仍与贵金属Pt存在较大差距。基于此,化科院唐亚文教授、徐林副教授课题组和李亚飞教授课题组合作,报道了一种简易通用的静电纺丝技术,将廉价的Ni3Fe合金纳米粒子包覆在一种氮掺杂的碳纳米纤维和碳纳米管的一维异质结结构的复合材料中。高密度、较小尺寸及有效锚定的Ni3Fe粒子作为催化活性中心;异质结结构的碳载体具有较大的比表面积,可有效的促进电荷快速传输和物质扩散。结果表明,在10 mA cm-2的电流密度下,其过电势仅为72 mV;同时,该材料具有优异的结构稳定性。密度泛函理论计算表明,氢吸附的吉布斯自由能仅为-0.14 eV。该研究结果对于今后探索和设计异质结结构及廉价高效的电催化剂在能源领域的应用具有重要意义。

该研究工作得到了江苏省新型动力电池重点实验室、江苏省生物医药功能材料协同创新中心、生物医药功能材料国家地方联合工程中心、国家自然科学基金、江苏省优势学科建设项目等项目的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.201805828。

化学与材料科学学院

江苏省新型动力电池重点实验室

2018.11.8

发布时间:2018/11/09