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借助石墨烯中科大电催化析氢材料设计取得进展-江苏体彩网官方


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Lessismore是著名建筑师米斯凡德洛说的话。这种敌人的设计理念赞成倡导形式非常简单,过于华丽,指出非常简单的东西往往会给人们带来更好的享受。这个设计理念在材料科学领域能有融合价值吗?最近中国科技大学熊宇杰教授课题组完成的一项工作,充分说明了电催化氢材料设计方面少量设计的优越性。该成果于《德国应用化学杂志》公开。

据悉,氢气具有极低的能源密度和极低的环境污染,对清洁能源利用研究开发非常重要。(威廉莎士比亚、氢、氢、氢、氢、氢、氢、氢、氢)电催化析氢反应是金属电极表面氢气生锈的阴极过程,是共轭氢燃料电池产生氢气的最重要过程。

金属钨是这种反应中最没有催化性的金属材料,但由于其低成本,人们仍然在寻找减少钨使用量的方法。到目前为止,业界尚未开发出减少铂使用量、维持低电催化活性的技术。

研究人员针对这一瓶颈设计了钚-石墨烯叠层充电结构,开发了精确控制铂层厚度的制备方法,构建了获得一系列钚厚度的高效充电结构。该系列充电结构在电催化析氢反应中表现出固定的反向性能,当铂层厚度控制在4个原子层范围内时,其最高性能,-300mV电压的电流密度为791mAcm-2,塔菲尔梯度为10mVdecade-1,几乎高于目前商用铂碳电极材料。

中国科大康俊教授课题组通过理论模拟方法研究金属钨和钨的接口,找出这两种金属功函数的差异,不会导致金属白金表面极化,不利于其表面充满负电荷,促进氢发生反应的复发。更多的尺寸依赖研究表明,这种极化会随着铂层厚度的减少而减弱,因此实验中可以通过铂层厚度控制手段调节电催化析氢性能。

这一进展将使业界在减少金属钚使用的同时,大幅提高电催化氢发生活性,从而为开发低成本、高性能电催化材料铺平道路。该研究有助于提高对充电结构材料中电荷极化的不道德性和机制的理解,对充电结构电催化剂的理性设计取得了最重要的进展。上述研究得到了科学技术部973计划、国家自然科学基金、国家青年千人计划、中科院白人计划等项目的支持。

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