用于制氢的坚固且廉价的催化剂

2019-01-11 09:58:31
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来自RUB的Wolfgang Schuhmann教授和Ulf-Peter Apfel教授的工作小组以及来自华威大学的Patrick R. Unwin教授的团队在2018年3月9日的Angewandte Chemie期刊上发表了报告。

氢气被认为是未来可能的能源,可以使用铂催化剂和电力从水中生产。然而,由更便宜且更容易获得的具有同样高效率的材料制成的替代催化剂几乎不为人所知。

没有贵金属的电极

有许多材料像铂一样能够催化水反应成氢气。“这些包括金属硫属元素化物,如矿物镍黄铁矿,其效率与铂一样高,对硫磺等催化剂毒物也更稳定,”Ulf-Peter Apfel解释道。Pentlandite由铁,镍和硫组成。其结构类似于在各种来源(包括绿藻)中发现的产氢酶催化中心的结构。

直径仅为几百纳米的液滴

在目前的研究中,研究人员研究了一滴直径为几百纳米的液体中人工制备的镍黄铁矿晶体表面的氢气产生率。他们使用扫描电化学电池显微镜来达到此目的。

这使他们能够阐明材料的结构和组成如何影响铁 - 镍硫化物的电催化性能。即使通过改变合成条件或材料老化,铁和镍之间的比例的最小变化也显着改变了电化学氢形成中的活性。“通过这些研究结果,我们现在可以继续努力并制定战略,以改进更多强大而廉价的催化剂,”Ulf-Peter Apfel说。

电极设计原理

研究人员还表明,扫描电化学电池显微镜可以以空间分辨的方式将材料的结构,成分和电化学活性信息联系起来。因此,该方法可以特别设计催化剂并以这种方式生产高活性材料。“因此,这种方法将在寻找电催化活性非均相催化剂方面发挥重要作用,”Wolfgang Schuhmann说。

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