昆士兰科大孙子其/廖婷JMCA: 性能不好?激活一下！激活策略促进Bi2O3用于高效碱性HER

在碱性条件下电化学水分解持续产氢是一个挑战，因为这需要在催化剂上的水解离步骤和氢吸附之间实现同时平衡。在本报道中，Bi₂O₃具有不利的氢吸附吉布斯自由能(ΔG_H*)，这导致其成为析氢反应(HER)的惰性催化剂。

为了实现其在碱性介质中进行高效的HER电催化，昆士兰科技大学孙子其、廖婷等通过原位相工程策略，成功制备出具有Bi_xNi合金相和α-Bi₂O₃的二维(2D)双活性Bi₂O₃纳米片。

在Ar/H₂氛围中，400℃下合成了二维双活性Bi₂O₃纳米片(400-H₂)。结合二维纳米材料和双活性催化位点的优点，这种相工程设计的Bi₂O₃基催化剂同时表现出加速水解离和优化的ΔG_H*，导致该催化剂具有优异的HER性能。

调制后的400-H₂催化剂在1 M KOH溶液中，电流密度为10 mA cm^-2时的HER过电位仅为127 mV，Tafel斜率为92 mV dec^-1。另外，400-H₂在310 mV的过电位下达到了400 mA cm^-2的电流密度，性能优于其他基于HER的Bi₂O₃基催化剂。

试验和密度泛函理论(DFT)计算表明，在碱性介质中二维双活性Bi₂O₃纳米片的优异活性主要是因为：

1.其具有双活性组分(氧化物和合金相能够加速电子转移)；

2.显著提升的电化学活性表面积；

3.表面氧化物和合金氧化还原对之间快速地质荷转移。

总的来说，这项工作不仅提供了一种激活HER劣质氧化铋基催化剂的创新方法，而且还为设计用于缓慢碱性HER催化的双活性催化剂提供了新的见解。

Phase Engineering of Dual Active 2D Bi₂O₃-based Nanocatalysts for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction Electrocatalysis. Journal of Materials Chemistry A, 2021. DOI: 10.1039/D1TA09019D

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/17/8ff66b93a6/

昆士兰科大孙子其/廖婷JMCA: 性能不好?激活一下！激活策略促进Bi2O3用于高效碱性HER

相关推荐