论文发表
发布时间:2014-12-15 

郑耿锋教授科研团队在水分解催化剂上取得重要进展

       电化学分解水是一种很有前景的能源利用的方法,可将光能/电能储存在化学键中。其中一个关键问题是制备具有高比表面积、高导电性、高催化活性、且廉价的水氧化的催化剂。先进材料实验室郑耿锋教授与物理系杨中芹教授课题组经过探索,寻找到一种简单方便的方法,以调控氧化钴(Co3O4)的电子结构。在此项工作中,他们首先利用水热方法合成具有介孔结构的Co3O4纳米线,并在室温下用硼氢化钠溶液对其进行还原,在表面制造氧空位。由于纳米线的介孔结构具有高比表面积,因此Co3O4固体与硼氢化钠溶液存在大量液-固界面,从而获得大量的氧空位。通过密度泛函理论计算,揭示了氧空位的存在可让Co3O4的能带结构中出现新的杂质态,使Co3O4中的电子变的更加离域,从而提高了其导电性和催化活性。实验结果显示,对比纯的Co3O4介孔纳米线,还原型的Co3O4介孔纳米线的水氧化电流密度呈现出大幅度的提高。在1.65 V的可逆氢电极电势下,还原型Co3O4的电流密度达到13.1 mA/cm2,相比于未处理的Co3O4介孔纳米线提高了7倍。该还原方法简单方便,且不需要高温处理,提供了一种在原子层面控制半导体氧化物的氧空位掺杂结构,提高相应材料的电化学性能的通用方法。

       相关链接:郑耿锋教授课题组主页:http://www.nanolab.fudan.edu.cn/