[引言]
随着能源消耗需求的增加，越来越多的研究集中在阴极析氧(OER)和阳极析氢催化剂上。开发资源丰富、活性高、耐久性好的OER和HER电催化剂仍然是一个挑战。在众多非贵金属电催化剂材料中，过渡金属氧化物因其价格低廉、资源丰富、毒性低、氧化还原性能丰富而备受关注，其中钴基氧化物催化剂的研究最为广泛，但其对析氢的催化性能较差，因此有必要开发高效稳定的具有析氢和析氧双重功能的催化剂。
近日，大连理工大学孙立成教授和侯君刚教授(合著)发表了最新研究成果《促进核壳纳米线阵列中的活性位点作为莫特-肖特基电催化剂实现高效稳定的整体水分解》，将氮掺杂碳层引入金属-半导体纳米线阵列结构，并将其集成到NC/CuCo/CuCoX纳米线阵列莫特-肖特基电催化剂中，构建了金属与半导体之间的高速传输通道。当阵列电极用作电解水的正电极和负电极时，在1.53伏的电压下，其电流密度为10mA·cm-2..该纳米线阵列电极具有高导电性、大比表面积和丰富的活性位点。此外，金属、半导体和掺氮碳之间的协同作用在阵列电极中构建了连续的高速电子传输通道，因此纳米线阵列电极对全水电解显示出优异的催化性能。
图1纳米线/cuco/cucoox核壳纳米线阵列制备工艺及电催化结构示意图
(一)NC/cuco/cucoox核壳纳米线阵列制备工艺示意图；
(b)NC/CuCo/CuCoOx电催化剂模型；
(c)电子传输构型；
(d)NC/CuCo/CuCoOxoer和HER电催化剂电极结构示意图。
图2数控/铜钴/铜钴和铜钴、数控/铜/铜钴和数控/钴/铜钴的形貌比较
扫描电镜图像；透射电镜图像；
(j)HAADF-STEM图；(k-o)元素谱图
(p)NC/CuO/CuCoX纳米线示意图
(a，b，g，h，I，j，k，l，m，n，o，p)NC/CuO/CuCoX
(c，d)CuCoO
氯化萘/铜/氧化亚铜
国家中心/公司/首席运营官
图3高分辨率XPS光谱和EPR光谱图图
铜2p；二氧化碳；
O ^ 1s；(d)C1；
N ^ 1；(f)EPR谱图。
图4 cocuo、cuco/cucox、NC/cuco/cucox拉曼、FT-IR和N2的吸附与解吸
拉曼光谱；傅立叶变换红外光谱；
(c)N2吸附-解吸曲线；(d)BJH孔径分布曲线。
图5 HER性能表征
cuco基阵列的HER极化曲线；
塔菲尔斜坡；
奈奎斯特频率；-0.15v(vs . rhe)；
(e)NC/co/coox、NC/Cu/CuOx、NC/CuCo/CuCoOx电极的双层电容；
在-0.15伏(相对于RHE)时，数控/Cuco/Cucoox阵列的电流密度对时间的曲线。
图6 OER性能表征
(a，b)OER极化曲线；
(c)塔菲尔曲线；
在1.55伏下，数控/Cuco/Cucoox阵列的电流密度对时间的曲线(相对于RHE)。
图7全水电解性能图
(a)全水电解性能；
(b)采用NC/CuCo/CuCoX阵列作为阳极和阴极电解水时，不同电压下电流密度随时间的变化曲线；
模型图；
(d)莫特-肖特基双功能电催化剂连续电子传输的高速通道示意图。
[摘要]
基于金属纳米合金和各种缺陷金属氧化物纳米线阵列制备了金属-半导体复合莫特-肖特基电催化剂。在金属-半导体纳米线阵列中引入掺氮碳层后，形成了核壳结构的纳米线阵列，在金属和半导体之间构建了连续的高速电子传输通道。纳米线阵列电极显示出优异的析氢和析氧催化性能。由于其优异的导电性、高比表面积和高催化活性，纳米线阵列电极作为水电解的正负电极均具有优异的水电解性能，电流密度为10ma·cm-2时电解电压为1.53 V。该研究工作为设计稳定高效的莫特-肖特基双功能催化剂开辟了新思路。
文献链接:促进核-壳纳米线阵列中的活性位点作为莫特-肖特基电催化剂，用于高效和稳定的整体水分解。板牙。，2017，doi: 10.1002/adfm.201704447)
[团队介绍]
孙立成教授的团队以可再生能源转换和储存等重大国家战略需求为导向，以“DUT-KTH分子器件联合教育研究中心”为国际合作与交流平台。高效率、低成本的太阳能电池和太阳能燃料的研究工作是在分子水平上进行的，包括光催化分解水的催化剂和器件的制备、染料敏化/钙钛矿太阳能电池、光/电化学驱动CO2还原为燃料等。教授团队包括教授、侯君刚教授、加吉克·古尔扎延教授、杨锡川副教授、副教授、副教授、刘副教授、于泽副教授、张培利副教授、吴秀娟讲师、王宇工程师、段莉娜、博士后、研究生李。团队承担了科技部和国家自然科学基金委的“973计划”前期专项、“973计划”项目、国家自然科学基金委重点项目、重大(重点)国际合作与交流项目、重大研究项目重点支持项目、面上项目等20多个项目。，近400篇SCI论文发表在angew等重要国际期刊上。化学。里面的由…编辑j. am。化学。SOC。能源环境。sci。马特。自2008年以来，与中国科学院大连化工学院共同主办的“太阳能燃料与太阳能电池国际学术会议”已在大连成功举办五届，力争成为中国版的戈登优秀会议。中欧可持续工程博士点项目与清华大学和瑞士洛桑高级工程师合作，成功获批中欧工程教育联盟。团队成员Gurzadyan教授及其工作人员还搭建了飞秒超快光谱平台，团队成员为纳米微功能器件的制备以及快速光化学和光物理的研究提供了技术支持。欲了解更多团队信息，请访问:http://solar.dlut.edu.cn/index.htm
本文由物质人新能源集团曾莎投稿。
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