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鐘文武教授在材料頂刊《Advanced Materials》上發表最新研究成果

作者:科研處    新聞來源:科研處    點擊數:   更新時間:2021-01-15

近日,我校鐘文武教授研究團隊,在材料頂級期刊《Advanced Materials》(IF=27.4)上發表了題為“RhSe2: A Superior 3D Electrocatalyst with Multiple Active Facets for Hydrogen Evolution Reaction in Both Acid and Alkaline Solutions”的研究論文(DOI: 10.1002/adma.202007894)。鐘文武教授為第一作者兼通訊作者,臺州學院為第一通訊單位。

析氫反應是電解水分解的一個半反應。過渡金屬S族化合物是一類重要的析氫電催化劑,近年來獲得廣泛關注和研究。通常,過渡金屬的S族化合物形成層狀晶體結構,例如MoS2、MoSe2、CoSe、FeS等。這些層狀化合物具有容易剝離成片的優點,在片狀的形貌下,具有較大的表面積,利于暴露更多的活性位點、吸附反應物。然而,理論及實驗研究表明,這些層狀的化合物,其活性位點集中在邊界處,面積更大的基面反而不具有好的催化活性。為了獲得優良的催化性能,層狀化合物的形貌就顯得尤為重要。然而復雜的形貌設計不僅復雜,也給樣品合成帶來麻煩。

目前電解水的催化劑中,研究者主要關注一維和二維等具有高的比表面積材料。近日,鐘文武教授在多年的新化合物研究基礎上,提出并合成了一種新型的具有三維晶格結構的過渡金屬硒化物——RhSe2,作為性能優異的析氫電催化劑。研究表明,RhSe2的多個晶面都呈現出高催化活性,例如(311)、(210)、(220)等晶面,其對氫的吸脫附自由能變化都趨于零。多活性面使得RhSe2在最普通的塊狀形貌下仍然具有優異的析氫催化活性,唯實驗合成帶來便利。該工作利用固相合成法,制備了純相三維RhSe2。第一性原理計算表明,多晶面RhSe2吸氫的吉布斯自由能接近零,意味著三維RhSe2理論上具有高的吸氫能力。密度泛函理論表明,酸性條件下,低配位的Rh原子作為活性位點;堿性條件下,Se原子作為活性位點。在電流密度為 10 mA cm-2 下,三維RhSe2的HER過電位在酸性和堿性條件下分別為49.9 和 81.6 mV。該工作為過渡金屬硫族化合物催化劑提供新的思路。

   該工作得到了國家科技部重點研究開發項目、國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

 

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