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航空航天学院徐朝和团队在能源催化转换领域取得研究进展

日期 : 2020-11-20
摘要
近日,重庆大学航空航天学院徐朝和研究员团队采用表面工程和设计多金属催化活性位的复合策略,研发出了具有高效双功能催化性能的(Ni1−x Crx)2P (0 ≤ x ≤ 0.15)材料,并将其成功应用于可充电锌空气电池。

可充电锌空气电池因具有极高的理论能量密度、环境友好以及资源丰富的优势而被认为是下一代理想的军/民用电源技术。但由于缺乏高效且经济适用的电催化材料,致使其存在能量效率低、循环稳定性不佳等问题,从而大大限制了其实际应用。

近日,重庆大学航空航天学院徐朝和研究员团队采用表面工程和设计多金属催化活性位的复合策略,研发出了具有高效双功能催化性能的(Ni1−x Crx)2P (0 ≤ x ≤ 0.15)材料,并将其成功应用于可充电锌空气电池。其构建的锌空气电池可在5 mA cm−2的电流密度下稳定循环208小时,而且循环时过电位无明显变化;当被应用于柔性固态ZnAB时,该电池可以高效且平稳地为可穿戴电子设备供电。

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图1. 过渡金属磷化物原位结构相变及锌空气电池示意图。图片来源:Science Bulletin.

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图2. 可充电锌空气电池电化学性能。图片来源:Science Bulletin.

该团队还通过大量的实验和理论计算研究,系统的阐明了(Ni1−x Crx)2P催化材料在催化氧析出反应和电极反应时的原位相变过程;揭示了过渡金属磷化物作为OER催化材料时,其会在催化材料的活化过程或OER反应、电极反应的初始阶段发生彻底的原位结构相变,最终转变成具有优异催化性能的羟基氧化物或氢氧化物。该研究成果明晰了后续关于过渡金属磷化物的研究应以转变后的物质进行深入的实验和理论分析等为宜。

这一最新研究成果近期发表在国家领军期刊《Science Bulletin》上,题为“Origin of the electrocatalytic oxygen evolution activity of nickel phosphides: in-situ electrochemical oxidation and Cr doping to achieve high performance”,论文第一作者为航空航天学院博士研究生胡小林,徐朝和研究员为论文通讯作者。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927320307040


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程乐 责任编辑 航空航天学院