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柔性磷化钴纳米网络：宽范围pH、高活性的电解水制氢催化电极

来源: X-MOL 2017-07-24 14:30:02

近年来，清洁与可持续新能源的使用成为急需解决的热点问题。氢气是最有潜力的能源载体，大力发展高效的制氢技术受到研究工作者的极大关注。电解水作为一种简单温和的制氢手段受限于廉价高效稳定的电催化剂。目前商业使用的铂碳催化剂由于成本和稳定性问题不适合可持续的大规模应用。高性能非贵金属催化剂的开发是解决这一问题的关键环节，同时，电催化剂在宽范围pH的电解质中高效运作能降低电催化剂使用的限制因素，拓宽应用环境。

苏州大学能源与材料创新研究院的邹贵付教授、孙迎辉副教授团队与电子科技大学的熊杰教授团队合作开发了一种磷化钴纳米网络催化电极，很好地满足上述要求。磷化物材料因具有独特的类似触媒的结构，具有很好的催化活性。在导电基底上设计合成稳定的纳米结构不仅能进一步增加活性位点，还能避免粉末催化剂的后期涂浆制备过程，提升材料的应用潜力。他们通过水热方法在哈氏合金基带上生长出网络状钴前驱体，经过低温磷化得到网络状的磷化钴材料。合金基带除了在酸碱环境中有很好的稳定性，同时有很好的导电性和柔性，便于电极后期集成应用于各类电解水设备。这里值得注意的是，网络状磷化钴可分成多级结构，主体由宽约为100 nm的纳米线构成，而每根纳米线又由5-20 nm的磷化钴纳米晶互相连接形成。纳米晶丰富的边缘结构极大地增加了催化活性位点（ECSA=1535 cm2ECSA）。

该电极在酸性、中性和碱性条件下均表现出优异的电催化活性（宽pH范围低至45 mV的起始电位，大电流电解稳定性为100 h）。另外，作者还对电极进行几百次大角度弯曲柔性测试（-100°—+100°），催化剂与基底表现出很好的粘附性，并保持几乎不变的催化性能。该柔性磷化钴电极在宽pH电解质和特殊结构电解水器件中有很大的应用前景。

催化

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