典型文献
硼掺杂诱导d-p轨道杂化调节镍电子结构实现高效催化碱性氢氧化反应
文献摘要：
与质子交换膜燃料电池相比,碱性交换膜燃料电池(AEMFC)能够同时在阳极和阴极使用非贵金属,从而显著降低燃料电池的成本.目前,在阴极氧还原反应(ORR)已经开发出可以媲美Pt/C的非贵金属催化剂,而阳极氢氧化反应(HOR)最有希望的非贵金属催化剂仅限于镍基催化剂,且其催化性能却远落后于铂基电催化剂.因此,开发高效、稳定的碱性HOR镍基催化剂对于推动AEMFC的实际应用具有重要意义.本文通过对负载在XC-72上的无定型硼化镍(NiB/C)进行煅烧,得到了硼掺杂的镍(B-Ni/C).粉末X射线晶体衍射结果表明,煅烧后催化剂的晶体形式为fcc相的Ni.透射电子显微镜结果表明,催化剂呈分散的纳米颗粒状态,能量色散光谱图也证明了Ni、B元素均匀分布于C上.在0.1mol/L KOH条件下进行HOR活性测试,B-Ni/C样品的比面积交换电流密度和在50 mV过电位下的比质量交换电流密度分别为0.035 mA cmNi-2和27.95 mA mgNi-1,与未掺杂硼的镍碳(Ni/C)催化剂相比,其质量活性提高了 10倍.在加速耐久性测试中,B-Ni/C催化剂在氩气中1000圈电位循环后仍具有一定的氢氧化活性,表明其具有较好的抗氧化稳定性.在含有万分之一浓度CO的H2中进行长时间计时电流法测试结果表明,相比于Pt/C,NiB/C活性仅有轻微损失,表现出出色的抗CO能力.此外B-Ni/C在1 mol/L KOH条件下也具有较好的HER性能,仅需128 mV的过电位就可以达到10 mA cm-2的电流密度.实验和密度泛函理论计算表明,B掺杂后,B的p轨道和Ni的d轨道之间会形成d-p杂化,从而促进Ni表面对OH的吸附,同时优化了其表面的氢结合能,降低了水物种的形成能,有助于提高碱性条件下的HOR性能.综上,本文通过简单方法设计了一种杂原子掺杂的镍基催化剂,其表现出较好的氢氧化活性,为开发低成本、高效的非铂碱性HOR催化剂提供了新的视角.
文献关键词：
氢气氧化反应;氢气析出反应;d-p杂化;硼掺杂;密度泛函理论
中图分类号：
作者姓名：
韩鹏宇;姚娜;左为;罗威
作者机构：
武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072;武汉大学苏州研究院,江苏苏州215123
文献出处：
引用格式：
[1]韩鹏宇;姚娜;左为;罗威-.硼掺杂诱导d-p轨道杂化调节镍电子结构实现高效催化碱性氢氧化反应)[J].催化学报,2022(06):1527-1534
A类：
AEMFC,cmNi,mgNi
B类：
硼掺杂,轨道杂化,节镍,电子结构,高效催化,氢氧化反应,质子交换膜燃料电池,性交,阳极,阴极,氧还原反应,ORR,媲美,Pt,非贵金属催化剂,HOR,仅限于,镍基催化剂,催化性能,电催化剂,XC,无定型,NiB,煅烧,晶体衍射,fcc,透射电子显微镜,纳米颗粒,颗粒状,能量色散,散光,光谱图,均匀分布,1mol,KOH,比面积,交换电流,电流密度,mV,过电位,mA,耐久性测试,氩气,氧化活性,氧化稳定性,万分之一,H2,行长,计时电流法,出出,出色,HER,密度泛函理论计算,同时优化,结合能,形成能,高碱,碱性条件,单方,方法设计,杂原子掺杂,氢气氧化反应,氢气析出反应
AB值：
0.310958
相似文献
机标中图分类号，由域田数据科技根据网络公开资料自动分析生成，仅供学习研究参考。
