層狀雙氫氧化物具有制備簡單,層間客體可調(diào)節(jié),合成成本較低,穩(wěn)定性較好等優(yōu)點,因此成為析氧催化劑的研究熱點,但仍存在電荷傳輸速率低,過電位相對較高等問題,因此需要對其改性來加快其大規(guī)模應用。首先介紹了層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)特點,簡述了其析氧反應的催化機理,然后總結(jié)了不同種類的優(yōu)化改性策略來增強其催化活性。優(yōu)化改性方法分別包括:與導電基材復合;合成超薄納米片法;與石墨烯復合法;雜化改性法。重點探討了層狀雙氫氧化物析氧催化劑在電解水制氫方面的應用,提出了不同改性方法的優(yōu)缺點,闡明將其適當結(jié)合,有利于制備更高效的析氧催化劑,最后指出了這類催化劑仍面臨的問題:回收率較低,催化劑穩(wěn)定性和可實現(xiàn)的電流密度尚未達到工業(yè)化需求,無法實現(xiàn)大規(guī)模制備等難點。 

【文章來源】：材料工程. 2020,48(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1 層狀雙氫氧化物結(jié)構(gòu)示意圖[14]

Song等[29]通過液相剝離將片層堆積的Ni-Fe,Ni-Co和Co-Co LDHs剝離成單層LDHs納米片,制備得到的單層LDHs納米片相比于片層堆積的LDHs其過電位和塔菲爾斜率降低,且Ni-Fe和Ni-Co LDHs納米片比昂貴的IrO2催化劑OER催化活性高,圖3為其過電位對比圖。催化劑性能提高是由于剝離增大了電化學比表面積,導致活性位點密度增加,導電性提高。這種“自上而下”制備OER催化劑的策略可廣泛應用于開發(fā)新的金屬氧化物析氧催化劑。圖3 10mA·cm-2電流密度下過電位(陰影柱狀圖表示層狀

圖2 LDHs常用剝離過程[14]Liu等[30]先通過水熱法制備了初始的CoFe-LDHs,后將制得的樣品在介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體反應器中反應5 min,即獲得了超薄的CoFe-LDHs納米片。水等離子剝離LDHs的關鍵是通過破壞金屬層和層間陰離子之間的靜電相互作用,等離子體可以刻蝕部分層間陰離子來剝落納米片和金屬氫氧化物層以產(chǎn)生O,Fe和Co空位。由于其獨特的結(jié)構(gòu)性質(zhì),通過剝離制備的超薄LDHs納米片電催化OER活性顯著增強,與常用的超聲剝離相比,水等離子剝離更清潔,效率更高,且能產(chǎn)生許多活性空位和活性邊緣。


本文編號：3231901