过渡金属掺杂Ru-Se簇合物电催化剂氧还原性能的对比研究

电催化析氧反应过渡金属硫化物催化剂研究进展
孟梦;唐志红;王勇智;于琼
【期刊名称】《有色金属材料与工程》
【年(卷),期】2022(43)4
【摘要】析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)、析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)为电解水、金属-空气电池等能源器件的半反应。

其中,OER由于涉及4e-转移和O-O 键的形成而导致反应动力学迟缓和过电势高,因此,开发优异的OER电催化剂能够有效提高能量转换效率。

到目前为止,过渡金属硫化物催化剂(transition metal sulfide catalysts, TMSs)被研究人员大量研究和报道,并且取得飞跃发展。

介绍在不同电解质中的OER机制,并通过对近几年相关文献的综合归纳,探究TMSs催化剂的组成、导电性、质子传输、缺陷程度、界面化学等多种因素对OER的影响。

综述目前过渡金属硫化物电催化剂在OER领域所面临的挑战和研究进展,希望为TMSs的研究者提供借鉴。

【总页数】9页(P52-60)
【作者】孟梦;唐志红;王勇智;于琼
【作者单位】上海理工大学材料与化学学院
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
【相关文献】
1.电催化析氧反应过渡金属磷化物和硫化物催化剂研究进展
2.基于过渡金属电催化析氢催化剂的研究进展
3.镍基金属有机框架衍生的双功能电催化剂用于析氢和析氧反应
4.基于电催化析氧反应的硫化物催化剂研究进展
5.过渡金属硫化物对析氧反应催化活性的影响
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第49卷第22期2021年11月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.22Nov.2021NiFe-MOF衍生的Fe掺杂Ni基硒化物作为高效的析氧催化剂*王天河，黄亭亭，秦子菁，任威威，蒋庆，唐文强，谢华明，雷英(四川轻化工大学化学工程学院，四川自贡643000)摘要：发展高效、耐用的析氧反应(OER)电催化剂是大规模电解水的关键。

本文以多孔网络结构的NiFe双金属有机骨架(MOFs)为前驱体，通过水热硒化过程，定向转化成纳米团簇结构的NiFe硒化物。

其中，Ni0.67Fe0.33Se在1.0M KOH电解质中显示极低的过电位(297mV)和较小的Tafel斜率(55.0mV/dec),12h测试过程中保持了良好的稳定性。

关键词：析氧反应；金属有机骨架；NiFe硒化物；水热法.中图分类号：0657.3文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)022-0030-04 NiFe-MOF Derived Fe-doped Ni-based Selenides for EfficientOxygen Evolution Catalysts*WANG Tian-he,HUANG Ting-ting,QIN Zi-jing,REN Wei-wei,JIANG Qing,TANG Wen-qiang,XIE Hua-ming,LEI Ying(College of Chemical Engineering,Sichuan University of Science&Engineering,Sichuan Zigong643000,China) Abstract:The development of high efficient and durable electrocatalyst for oxygen evolution reaction(OER)is the key technology for large-scale industrial water splitting.NiFe bimetallic organic frameworks(MOFs)with porous network structure were used as precursors to be directionally transformed into NiFe selenides with nanocluster structure via hydrothermal selenization process.Among them,Ni067Fe033Se exhibited very low overpotential(297mV)and small Tafel slope(55.0mV/dec)in1.0M KOH electrolyte,and maintained good stability during overall12h test.Key words：oxygen evolution reaction；metal organic framework；NiFe selenide;hydrothermal method随着绿色、可持续和可再生能源氢能源越来越受到关注，产氢、储氢以及氢能转化技术等成为研究热点电化学水裂解是一种极有前途的清洁产氢方法，然而析氢过程伴随着的动力学缓慢的析氧反应(OER)却限制了水裂解过程⑵。

过渡金属单原子电催化剂过渡金属单原子电催化剂（Single-atom electrocatalysts based on transition metals）是当前电催化领域的研究热点之一。

由于过渡金属单原子电催化剂具有高活性、高稳定性和高选择性等优点，因此被广泛应用于电化学能源转化、环境治理和有机合成等领域。

本文将从过渡金属单原子电催化剂的定义、制备方法、催化机理和应用前景等方面进行探讨。

过渡金属单原子电催化剂是指将过渡金属原子单个分散地负载在载体上形成的电催化剂。

与传统的纳米催化剂相比，过渡金属单原子电催化剂具有更高的原子利用率和更丰富的表面活性位点，从而能够实现更高的催化活性和选择性。

过渡金属单原子电催化剂的制备方法多种多样，包括溶胶-凝胶法、模板法、原位合成法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，通过将过渡金属前体与载体材料共溶于溶剂中，经过适当的处理后形成过渡金属单原子电催化剂。

此外，还可以通过原位合成法将过渡金属前体直接合成为单原子状态的电催化剂。

过渡金属单原子电催化剂的催化机理主要涉及催化活性位点、反应中间体和电荷传递等方面。

由于过渡金属单原子电催化剂具有高度可控的原子结构，因此能够提供丰富的催化活性位点，从而实现高效的反应催化。

在催化反应中，过渡金属单原子电催化剂能够与反应物发生吸附和解离，形成反应中间体，进而促进反应的进行。

此外，过渡金属单原子电催化剂还能够通过调控电荷传递过程，提高催化反应的速率和效率。

过渡金属单原子电催化剂在电化学能源转化中具有广泛的应用前景。

以氢氧化物还原反应为例，过渡金属单原子电催化剂能够实现高效的氧还原反应和氢氧化物还原反应，从而促进燃料电池和金属空气电池等能源转化设备的性能提升。

此外，过渡金属单原子电催化剂还可以应用于电解水制氢、二氧化碳还原和有机物电化学合成等领域，实现高效、环境友好的能源转化和有机合成过程。

过渡金属单原子电催化剂作为一类新型的电催化剂，在能源转化、环境治理和有机合成等领域具有广泛的应用前景。