纳米PdNi合金/碳纳米纤维用作高效电解水析氢和析氧双功能催化剂
发布时间：2019/1/11 10:09:15
2017年6月，课题组研究成果“Carbon nanofiber-supported PdNi alloy nanoparticles as highly efficient bifunctional catalysts for hydrogen and oxygen evolution reactions”发表在材料领域期刊“Electrochimica Acta”，论文第一作者为本科生陈佳伟同学。
本研究通过静电纺丝和高温碳化处理，以三维交联的 CNFs 为反应载体，成功制备出了 PVA 基 CNFs 负载 PdNi 合金结构的新型电解水双功能催化剂。研究表明，制备获得的 PdNi/CNFs 有着微量的 Pd 负载，平均粒径约为 8 nm 的 PdNi 合金纳米颗粒在 CNFs 上的均匀分布。该杂化材料可直接用于不同 pH 条件下的电解水反应：在酸性溶液中，10 mAcm-2 的电流密度下过电位低至 55 mV，Tafel斜率低至 57 mV dec-1，且在 36 h 持续反应中性能保持稳定，克服了贵金属催化剂稳定性差的反应缺点；在碱性条件下，该催化剂催化 HER 和 OER 反应所需的过电位 (电流密度为 10 mAcm-2) 分别为 187 mV 和 289 mV，表现出良好的碱性电解水性能。
研究认为双金属 PdNi 合金间的协同作用以及 CNFs 基底的优异物化性能赋予PdNi/CNFs 以高催化活性，因催化剂在 HER 和 OER 中展现出卓越的催化性能和良好的反应稳定性，有望实现工业低成本电解水制备氢气。在本工作中所开发的双功能催化剂可广泛应用于电催化水裂解反应，为 HER 和 OER 电极的高效制备提供了一种崭新的发展方向。
