通过分解水低成本、高效的生产氢气是减少化石燃料能源使用的有前途的替代方法。探索廉价、地球储量丰富、高活性和耐用的电催化析氢(HER)催化剂具有重要意义。近日,电子科技大学Yijin Kang,Yanning Zhang等报道了一种Co掺杂的二维(2D)CeO2纳米片催化剂,该催化剂可高效HER。
本文要点:
1)作者采用热分解剥离方法,用具有层堆叠结构的CeCO3OH合成了2D CeO2纳米片。钴盐添加剂的加入有助于2D结构的形成并引入有益的Co-掺杂剂。
2)实验发现,该Co掺杂的2D CeO2纳米片在碱性条件下表现出出色的HER性能,过电势低至132 mV和215 mV即可达到100和500 mA/cm2的电流密度,胜过Pt基催化剂。此外,该催化剂长时间工作活性损失几乎可以忽略不计,具有耐用性。
3)DFT计算表明,Co掺杂的CeO2纳米片的出色催化性能归因于氧空位浓度的增加,优化的氢结合能(HBE)和活性位点的增加。
该工作报道的Co掺杂的2D CeO2纳米片催化剂对高效水分解催化剂的制备具有借鉴意义。
Shuaihu Jiang, et al. Promoting Formation of Oxygen Vacancies in Two-Dimensional Cobalt-Doped Ceria Nanosheets for Efficient Hydrogen Evolution. J. Am. Chem. Soc. 2020,
DOI: 10.1021/jacs.9b13915