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Nano Res.[催化]│四川大学孙旭平教授、山东师范大学唐波教授课题组:双金属磷化物偶联氧化锰促进水解离增强碱性析氢电催化
2025/03/13   审核人:

Nano Res.[催化]│四川大学孙旭平教授、山东师范大学唐波教授课题组:双金属磷化物偶联氧化锰促进水解离增强碱性析氢电催化

作者:Nano Research     2025-02-25

本篇文章版权为孙旭平唐波团队所有,未经授权禁止转载。

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背景介绍


   

氢能优异的能量密度和无碳特性使其成为最有可能替代化石燃料的新能源。电化学水分解中的析氢反应(HER)作为一种可持续的制氢方法显示出巨大的潜力。在工业条件下,碱性水裂解比酸性水裂解更适合生产氢气,因为碱性水裂解具有更好的稳定性。然而,与酸性条件相比,由于碱性条件下缺乏质子,Volmer步骤产生中间氢的速率较慢,并且涉及水解离步骤(H2O+e→Hads+OH)。因此,设计具有高效水解离性能的阴极催化剂对碱性HER具有重要意义。


成果简介


   

近日,四川大学孙旭平教授及山东师范大学唐波教授课题组报道了一种利用氧化锰纳米颗粒修饰泡沫镍上的镍钴磷化物纳米阵列(MnOx@NiCoP/NF)可作为碱性HER的优异催化剂,其在碱性溶液中仅需过电位171和193 mV,就可达到500和1000 mA cm−2的电流密度。在1000 mA cm−2下也能保持600小时以上的长期稳定性。这项工作不仅为碱性HER提供了一种极好的催化剂,而且为设计和构建用于水电解的氧化锰/过渡金属磷化物异质结构纳米阵列提供了指导。


图文导读


   

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本文中,作者通过自发氧化还原和选择性磷化的方法制备了异质结MnOx@NiCoP/NF,该催化剂在碱性HER中表现出高效的催化活性和优异的电化学稳定性,可以在安培级电流密度下实现稳定运行。  


作者简介


   

孙旭平: 四川大学/山东师范大学教授、博士生导师,英国皇家化学会会士,化学和材料科学领域全球高被引科学家,担任Nano Research Energy副主编和iScience学术编辑。长期从事纳米功能材料设计、结构调控及其催化、传感应用研究: 1)建立基于荧光共振能量转移原理的均相核酸检测新体系;2)提出杂原子掺杂荧光碳点水热合成新方法及金属离子荧光检测新技术;3)率先提出保形磷化策略制备过渡金属磷化物纳米结构及三维纳米阵列,解决了无表面活性剂金属磷化物可控制备的世界难题;4)发展过渡金属磷化物高效电解水催化新体系;5)开创无定形纳米阵列电化学保形制备及电催化应用新方向;6)建立高效电化学人工氮循环催化新体系;7)发展抗沉淀海水还原及抗氯腐蚀海水氧化催化体系。已在Nat. Synt., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Nano Lett., Nucleic Acids Res., Anal. Chem.等刊物发表研究论文700余篇,论文总引8万余次, H 指数148。


唐波: 崂山实验室健康海洋与资源可持续利用研究部主任,山东师范大学教授,教育部科技委学部委员,首届十佳全国优秀科技工作者提名奖获得者(山东省唯一),973计划首席科学家,国家杰出青年科学基金获得者,新世纪百千万人才工程国家级人选,人选百千万人才工程“万人计划”领军人才。所领导团队是全国高校黄大年式教师团队、首届山东省优秀创新团队、科技部优秀创新团队。主要从事分子及纳米荧光探针的合成及其在生物成像中的应用、绿色化工、荧光材料合成及太阳能化学转化与储存等方面研究工作。在理论研究领域,在Nat. Synth., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Anal.Chem., Biomaterials, Lab Chip, Chem.Commun., Chem. Eur. J. 等杂志发表SCI论文240余篇,影响因子大于5.0的90余篇,引用达5000余次,荣获山东省自然科学奖一等奖1项。在应用研究方面,申请国家发明专利44项,已授权31项;荣获国家科技进步奖二等奖2项,山东省科技进步奖一等奖2项、技术发明奖一等奖1项。在国内建立高新技术产业化基地与合作基地6个,研制与开发产品40余种,取得了显著的经济效益与社会效益。唐波的研究成果引起了国内外的广泛关注,多次参加国内外学术会议,进行学术交流。主持国家重大科学研究计划项目(973)、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金科学仪器基础研究专项等多项国家级项目。


文章信息


   

Tang X, Yang N, Li Z, et al. Facilitated water dissociation by coupling bimetallic phosphide with manganese oxide to enhance alkaline hydrogen evolution. Nano Research, 2025, 18(2): 94907136. https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907136.




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