IT之家 2024年08月21日
加错试剂却稳定工作超 1.9 万小时,西湖大学创造电解水制氢催化剂新纪录
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西湖大学研究团队成功合成非贵金属催化剂CAPist-L1,用于电解水制氢。该催化剂在安培级电流密度下稳定工作超19000小时,催化效率和稳定性优于已公开报道的催化剂,且制备工艺简单、成本低廉,具有优良的工业化应用前景。

🎈CAPist-L1是一种可用于电解水制氢的非贵金属催化剂,其制备工艺简单,成本低廉,可重复度高,易放大化制备。材料呈现多孔的透气结构,具备超高的OER活性和稳定性。

💡研究团队在制备镍铁基OER催化剂时偶然发现,将乙醇当作去离子水使用,长出的催化剂OER性能良好。随后从理论层面探索,完善优化制备方案,开发出基于非均匀形核液相体系的催化剂制备工艺。

🔍通过对CAPist-L1成分、结构和形貌等分析,发现催化层和金属基底之间存在致密过渡层,该过渡层将催化层牢牢锚定在金属基底上,提升了催化剂的活性和稳定性。

IT之家 8 月 21 日消息,西湖大学研究团队成功合成可用于电解水制氢的非贵金属催化剂 ——CAPist-L1

2022 年 5 月份开始将这一新型催化材料浸在碱性水中,在安培级电流密度下稳定工作超过 19000 小时后,表面仍源源不断地产生气泡,尚无衰退的迹象,其催化效率和稳定性远优于已公开报道过的催化剂

▲ 催化剂测试装置

CAPist-L1 因制备工艺简单、成本低廉、可重复度高、易放大化制备且具备超高 OER 活性和稳定性,展现出优良的工业化应用前景

▲ CAPist-L1,材料呈现多孔的透气结构

据介绍,此次研究纯属偶然。团队成员在利用浸泡法制备镍铁基 OER 催化剂时,把乙醇(酒精)当作去离子水使用,结果发现在泡沫镍上长出来的催化剂 OER 性能非常不错。

▲  CAPist-L1 催化剂的“绣球花”结构

研究团队随即从理论层面进行探索,进而不断完善优化制备方案,成功开发了一种基于非均匀形核液相体系的催化剂制备工艺。

▲ 电子显微镜下的 CAPist-L1(过渡层标记为红色)

在机制研究方面,研究团队通过对 CAPist-L1 成分、结构和形貌等逐项分析,发现在催化层和金属基底之间存在一层致密过渡层。正是致密过渡层的存在,将催化层牢牢地锚定在金属基底上,提升了催化剂的活性和稳定性。

CAPist-L1 的制备过程简单、成本低廉,将泡沫镍浸入准备好的非均匀形核液相体系中,在 25 °C 条件下浸泡 24 h,取出后用去离子水冲洗干净烘干后即得到。

IT之家附论文地址:https://www.nature.com/articles/s41929-024-01209-1

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