
近期,华盛顿州立大学林跃河教授及其团队报道了利用“吹糖”法制备了具有多孔的磷化钴/氮掺杂的碳纳米结构,所合成多孔纳米结构作为电催化剂展现了优异的电催化析氧活性和稳定性,同时也实现了对葡萄糖和甲醇等小分子的良好的电催化效果。他们以葡萄糖为碳源,氯化铵为致孔剂和氮源,在无机盐硝酸钴存在的条件下依次高温碳化和低温磷化即可得到最终产物。由于制备简单,可以实现相关组分的大批量合成。在高温条件下,氯化铵分解产生大量气体作为模板在葡萄糖聚合碳化过程中产生气泡,在这个过程中金属前躯体会均匀分散在碳的载体中形成复合结构。中间产物(CoO@Co/N-C)在经过低温磷化就可以得到多孔磷化钴/氮掺杂的碳纳米结构(Co2P@Co/N-C)。表征结果表明所得到的产物为多孔纳米结构组成,其比表面积高达298.7m2/g。在高温碳化过程中金属前驱体会出现融合并在碳的复合纳米片上形成大颗粒,除此之外,C、N、P以及Co元素在碳的复合纳米片的分布均匀。由于其三维多孔纳米结构、活性中心的均匀分布以及与氮掺杂的碳的相互协同作用,Co2P@Co/N-C展现了良好的OER电催化性能。其在10mAcm-1的电流密度下,OER的过电位分别仅为320 mV,塔菲尔斜率分别低至40和48.8mVdec-1。此外,Co2P@Co/N-C还具有很高的稳定性,OER测试的运行周期长达16h后,催化活性增强,在10mAcm-1的电流密度下,OER的过电位减小为290mV。DFT模拟进一步确认了相对于活性组分CoO, Co2P在OER过程中的反应中间体以及最终产物O2的能垒比较低,有利于OER活性的提高。另外他们还发现,相对于CoO@Co/N-C,Co2P@Co[email protected]催化氧化活性,在构建电化学传感平台以及非Pt燃料电池催化剂方面有潜在的应用价值。
本工作发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201700796)上,第一作者为华盛顿州立大学朱成周博士和付韶芳。
来源:中国材料网http://www.matinfo.com.cn/mat2005/shangcheng/dongtai_nr.asp?id=81842