MG娱乐

科研進展

《Advanced Energy Materials》《Nature Communications》刊登肖湘衡教授能源材料研究新成果

來源:MG娱乐官网  發布時間:2018-07-17 12:37:17 點擊次數:

近期,我院肖湘衡教授與中國科學技術大學王功名教授合作,在離子束能源材料中的研究及應用取得部分進展,相關成果以The “Midas Touch” Transformation of TiO2 Nanowire Arrays during Visible Light Photoelectrochemical Performance by Carbon/Nitrogen Co-implantation為題在國際權威期刊《Advanced Energy Materials》上以封面文章發表。論文第一署名單位是武漢大學物理學院,我院2016級博士生宋先印和博士后李文慶為共同第一作者,肖湘衡教授和王功名教授為通訊作者。

二氧化鈦作為一種光陽極材料,用于光電催化分解水一直被寄予厚望,然而它低的可見光轉換效率極大的限制了其廣泛應用。本工作通過一種新穎的碳/氮共離子注入摻雜的方法實現了二氧化鈦納米線陣列在可見光光電化學高效分解水的轉變。改性后的二氧化鈦納米線陣列表現出顯著增強的可見光吸收能力和高效的光生電荷分離和轉移效率。經過碳氮共摻雜的二氧化鈦在0.8V的偏壓下,其可見光(>420nm)的光電流密度可達到0.76mA/cm2,遠遠超過未改性二氧化鈦的3uA/cm2。碳氮共摻雜二氧化鈦納米線陣列在沒有任何助催化劑修飾的情況下,其在450nm可見單色光光電轉化效率達到14.8%。摻雜后的二氧化鈦顏色也由原先的白色轉變為金黃色,從而達到離子束“點石成金”化腐朽為神奇的效果。

xxh5.jpg

另外,以Electron density modulation of NiCo2S4 nanowiresby nitrogen incorporation for highly efficienthydrogen evolution catalysis為題發表在國際知名期刊《Nature Communications》上,肖湘衡教授、王功名教授和鄭旭升博士為通訊作者。

該研究通過簡單易行的方法調控NiCo2S4的硫位點的電子密度來提高其HER催化性能:氣相法引入氮摻雜,間接降低硫活性位點的電子密度由此促進H*的脫離。氮摻雜的NiCo2S4納米線在10 mA cm-2過電勢為41mV, Tafel斜率為37 mV dec-1,接近在堿性條件下的商用Pt/C性能,為目前金屬硫化物中已知性能最好者。XPS,NEXAS表征證明氮摻雜有效調控了NiCo2S4的表面電子密度,使HER得以在更低的勢能面發生。本實驗中采用間接調控活性位點電子密度來提高催化性能,為設計高效HER催化劑的提供新思路。通過對比未改性NiCo2S4和氮摻雜NiCo2S4的XAFS,結果顯示:NiCo2S4摻雜氮后,金屬原子Co 的k空間向低空間方向移動,說明Co-S的配位數降低,換言之,N占據了S的部分位點,與Co成鍵。同時,在R空間上也對應看到Co-S配位數降低,以及XPS和XANES譜圖顯示氮摻雜后Co和S結合能降低。具體分析,由于N的強電負性可以調控Co的電子密度,從而間接降低S位點的電子,這有利于降低吸附態H和S位點的作用,便于吸附態H脫離S位點,和溶液中H+結合,有利于析氫反應。

xxh3.jpg

該工作得到了國家自然科學基金的支持。

附全文鏈接:

關閉信息】  【打印信息