郑州大学 机械与动力工程学院, 郑州 450001
析氧反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)在解决能源短缺和环境问题中扮演了重要角色, 但需要巨大的过电位克服缓慢的动力学势垒, 因此开发高效电催化剂成为不可或缺的一步。本工作应用密度泛函理论研究了α-MnO2(001)和Mo掺杂α-MnO2(001)的电催化析氧反应性能, 根据反应路径计算了吉布斯自由能、态密度和差分电荷密度。研究结果表明Mo掺杂可以有效调节α-MnO2(001)面的电子结构, 改善中间物和催化剂之间的脱吸附能力, 为OER提供更多的电子。吉布斯自由能结果表明Mo掺杂α-MnO2(001)体系中*OOH生成O2是发生OER的决速步骤, Mo掺杂降低了过电位, 产生的过电位为1.01 V, 表现出良好的析氧催化性能。
析氧反应 密度泛函理论 吉布斯自由能 催化活性 oxygen evolution reaction density functional theory Gibbs free energy catalytic activity
1 云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650000
2 重庆大学电气工程学院，重庆 400044
氢能的引入能有效提升配电网的供电可靠性，而电解水制氢是实现低碳转型的关键技术，开发高效的电解水催化剂势在必行。过渡金属氧化物储量大、催化活性高，是具有广阔应用前景的析氧反应催化剂。本文通过射频等离子体处理制备石墨烯上负载Co3O4析氧催化剂，XRD、Raman和XPS测试结果显示，二维结构石墨烯的引入加速表面电子迁移，增大了反应面积。等离子体处理促进了纳米粒子在石墨烯上的负载，利用等离子体刻蚀作用在催化剂表面制造出大量碳结构缺陷和氧空位结构，改善了活性位点分布，有效调控Co3O4电子结构，提高析氧催化活性。电化学测试表明，本文中合成的Co3O4@rGO在电流密度为50 mA·cm-2时的过电位为410 mV，动力学反应速率较快，表现出优于商业IrO2的析氧催化活性。
等离子体 石墨烯 氧空位 电催化 析氧反应 plasma graphene CO3O4 Co3O4 oxygen vacancy electrocatalysis oxygen evolution reaction
南京理工大学 软化学与功能材料教育部重点实验室, 南京 210094
析氧反应(OER)是一种复杂的四电子转移反应, 其动力学缓慢、所需能量高, 制约了电解水制氢等新型能源技术的发展。近年来, 非贵金属复合材料因其优异的催化活性以及相比于贵金属基催化剂的成本优势而受到广泛关注。本文概述了这一研究领域的最新进展, 首先简要介绍析氧反应的机理以及材料催化性能的评价方法, 重点关注非贵金属/碳氮复合材料析氧电催化剂, 并且将非贵金属/碳氮复合材料分为金属单质/碳氮复合材料、单原子/碳氮复合材料、合金/碳氮复合材料、金属氧化物/碳氮复合材料, 从制备方法和催化活性出发, 探究氮掺杂碳材料在催化剂结构和催化剂性能中的作用, 总结分析了几类非贵金属/碳氮复合材料在电催化析氧反应中的研究进展。最后, 针对非贵金属/碳氮复合材料目前存在的问题和未来发展方向提出了建议。
析氧反应 非贵金属 复合材料 电催化 综述 oxygen evolution reaction non-noble metal composite catalyst electrocatalysis review
清华大学材料学院激光材料加工研究中心, 北京 100084
相对于使用化石燃料的制氢方式,电解水不存在碳排放,是一种真正绿色环保的制氢技术,对发展氢能源具有重要意义。电解水的能耗和成本都较大,需要使用高效稳定的非贵金属催化剂,以降低过电压。激光具有高效、灵活、非接触、高度可控等优点,近年来已成为制备电解水催化剂的有效工具,但在一体化微纳米结构催化电极的制备方面存在不足之处。本文基于激光微纳制备方法,总结了激光液相合成粉末催化剂和激光制备自支撑微纳米结构催化电极的最新研究进展,并讨论了该领域未来的研究方向。
激光技术 微纳米结构 电解水 析氧反应 析氢反应
伊犁师范大学物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，伊宁 835000
氧析出反应(OER)涉及多个电子的转移，动力学较为缓慢，被认为是电解水过程的瓶颈半反应。因此开发高效、稳定的氧析出反应电催化剂，降低该反应的外加过电位是电解水技术发展的关键。本文采用简单的化学浴沉积方法，经低温焙烧成功制备出多孔的无定型NiCo氧化物催化剂，并且该方法一次制备量可达克级。无定型NiCo氧化物因富含氧空位相对于其晶态的NiCo2O4尖晶石复合氧化物具有更优的OER性能，在碱性介质(0.1 mol/L KOH)中当电流密度为10 mA/cm2时的过电位为370 mV，并且表现出优异的催化稳定性。
氧析出反应 无定型氧化物 氧空位 电催化性能 oxygen evolution reaction (OER) amorphous oxide oxygen vacancy electrocatalytic property
