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N掺杂硫化钴钨固溶体/超细碳纤维杂化材料的制备及析氢性能

发布时间:2019/1/14 9:35:31

2018年4月,课题组研究成果“Nitrogen anion-decorated cobalt tungsten disulfides solid solutions on the carbon nanofibers for water splitting”发表在工程领域期刊“Nanotechnology”,论文第一作者为研究生万萌同学。

在众多提高过渡金属硫属化合物催化析氢活性的策略中,引入Co或Ni杂原子不仅能提高催化剂的稳定性,同时能够降低它的氢吸附自由能。鉴于此,制备固溶体被认为是一个可选择的方法,有望开发出用于水分解的高效催化剂。在本研究中,我们以WS2纳米片为模板,同时引入Co和N两种元素来提升催化剂的析氢性能和稳定性。利用超细碳纤维的高导电性结合导电性的N掺杂剂,能够明显的提升电子的传输速率。同时,Co的引入不仅能够降低氢的吸附自由能,同时形成无定型的Co-S纳米簇,暴露了大量的催化活性位点。相较于团聚的材料,薄片状N掺杂Co-S-W具有较大的比表面积使得催化剂能和电解液充分接触,同时暴露更多的大量的活性边缘位点。更为重要的是,结晶的WS2能够为无定型的Co-S纳米簇提供一个稳定的框架,使得活性位点Co-S纳米簇在酸性溶液工作中不被溶解,确保了催化剂的稳定性。通过实验表明,N掺杂的CoxW1-xS2固溶体纳米片不仅具有良好的催化析氢性能,而且具有优异的稳定性。

Meng Wan, Jiang Li, Tao Li, Han Zhu, Weiwei Wu*, Mingliang Du*, Nitrogen anion-decorated cobalt tungsten disulfides solid solutions on the carbon nanofibers for water splitting, Nanotechnology, 2018, 29 (38), 385602.