Au-Cu/CNFs杂化材料的制备及其在电催化析氢中的应用
发布时间：2019/1/11 10:10:05
2017年7月，课题组研究成果“Engineering the composition and structure of twin-like Au-Cu alloy nanoparticles in carbon nanofibers: Self-supported electrode materials for electrocatalytic water splitting”发表在材料领域期刊“ACS Applied Materials & Interfaces”，论文第一作者为研究生王娟同学。
本研究设计了一种以Au-Cu合金为核，以Cu为壳的新型双金属金铜合金纳米颗粒的制备方法，该结构具有纳米界面有利于进一步提升电催化析氢性能。先将不同质量比的HAuCl4•4H2O和CuCl2盐溶解于环保无毒的聚乙烯醇(PVA)水溶液中。然后，通过静电纺丝技术将配制好的前驱体溶液制备成纳米纤维膜。之后，在CVD管式炉中对纳米纤维膜进行高温碳化处理，将新型的双金属金铜合金纳米颗粒成功负载在碳纳米纤维上。三维结构的碳纳米纤维不仅可以提高电荷转移速率，而且还能充当反应容器来调控纳米颗粒的形貌和尺寸，防止金属纳米颗粒氧化和腐蚀。此外，碳纳米纤维也有利于金属纳米颗粒的均匀分布和防止其在高温环境下团聚。通过调整前驱体溶液和碳化温度可以实现纳米颗粒形貌、结构以及组成的调控。得到的自支撑Au-Cu/CNFs杂化材料可以直接用作HER的工作电极，而Au-Cu/CNFs(金铜的质量比为1:2)展示了卓越的HER性能和优异的稳定性：低过电位(83 mV)、高电流密度(0.790 mA cm-2)、较低的Tafel斜率(70 mV dec-1)以及优异的稳定性(24小时)，以上数据远优于之前报道的金基和铜基材料。新型金铜双生核/壳结构的合成与制备方法将促进新型电催化剂的设计与开发。
