Advanced Functional Materials封底刊发刘晨光团队高效制氢催化剂研究新进展

发布时间:2019-09-17作者:浏览次数:511

      近日,重质油国家重点实验刘晨光教授绿色能源化工团队在高效制氢催化剂研究方面取得新进展,相关论文《协同磷化热解构筑NP共掺杂碳壳包覆RhPx及其高效制氢》(Embedding RhPx in N, P co-doped carbon nanoshells through synergetic phosphorization and pyrolysis for efficient hydrogen evolution)在国际材料领域权威期刊Advanced Functional Materials上以内封底形式(inside back cover)发表。我校化学工程与技术专业2017级博士生迟京起、加州大学河滨分校博士生曾小军为该论文共同第一作者,我校董斌副教授、加州大学河滨分校殷亚东教授为共同通讯作者,中国石油大学(华东)为第一署名单位。


氢能由于具有高能量密度,零碳排放无污染,可再生等优势,被认为是未来理想的清洁能源载体和重要绿色化工原料。近年来,电解水制氢技术作为一种环境友好且高效的绿色制氢方式备受关注,但由于该过程动力学过程缓慢,因此需要高效催化剂降低过电位和相应的制氢成本。同时,电解水制氢过程中,受不同pH电解质溶液影响,催化剂的稳定性仍然是需要解决的关键问题。目前,Pt基贵金属虽然是理想的酸性条件制氢催化剂,然而其存在碱性和中性条件下活性、稳定性较差等问题。因此,构筑全pH范围高效、稳定的制氢催化剂成为了一个挑战!

针对上述问题,团队成员董斌副教授、迟京起博士创新性地设计了有机-无机限域结合协同磷化热解策略,成功制备了包覆于超薄碳壳中的磷化铑(RhPx@NPC)纳米结构。首先,通过制备高分散的Rh/P-polymer 前驱体纳米球,对催化活性位进行高度分散和保护,进而通过独特的限域磷化热解还原,一步实现多重优势:(a) 均匀分散的超细RhPx纳米颗粒包覆于超薄碳壳中;(b) 原位磷化还原刻蚀碳层生成超薄碳壳,极大提高催化剂比表面积,同时产生丰富的介孔;(c) 构筑N,P杂原子掺杂超薄碳壳,为催化剂提供了良好的导电性和保护层。该实验思路下制备的RhPx@NPC催化剂表现出酸、碱、中性宽pH范围良好的产氢活性和稳定性,该合成策略有望应用于其它杂原子掺杂磷化物高效电催化剂的制备。


研究成果获得了匿名审稿专家的充分肯定,审稿专家一致认为该工作所提出的限域协同磷化热解策略具有很好的创新性和普适性,在未来合成高活性、高稳定性制氢催化剂方面具有较大潜力,而且在电池、电容器、各种功能材料领域也有望得到广泛应用。

Advanced Functional MaterialsWiley数据库中顶级材料类杂志,主要报道国际纳米技术与功能材料领域内最新的重要研究成果,在能源、材料、化学、生物等领域内具有较高影响力,最新影响因子15.621

刘晨光教授绿色能源化工团队多年来致力于过渡金属基催化剂用于能源催化转化与绿色化工过程的研究,在氢能开发(制氢、加氢)、能源资源高效利用等领域取得了一系列研究成果。近5年在Advanced Functional MaterialsApplied Catalysis BJournal of Materials Chemistry AACS Applied Materials and InterfacesJournal of CatalysisSCI一区期刊发表相关研究论文30多篇。

      全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201901790