Chem. Eng. J.: 介孔、协同、亲水疏气以及优良电荷转移,促进INT MG高效水分解!

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水电解生产H2是实现清洁能源循环的一种很有前景的方法,而高效的催化剂可以降低超电势,从而节省产生H2所需的电能。金属玻璃由于具有良好的耐酸性/碱性溶液、催化位点不饱和原子配位活性良好、组分和电子结构选择范围广等优点,近年来备受关注。

近日,深圳大学蔡兴科沈军南方科技大学Xiang Huang等通过简单的熔纺技术将Ir25Ni33Ta42 MG制备成带状(INT MG),用作水电解自立电极。

所形成的介孔MG带在碱性条件下显示出优异的电催化HER和OER活性。具体而言,在1.0 M KOH溶液中,INT MG在10 mA cm-2电流密度下的HER和OER过电位分别为48 mV和266 mV,Tafel斜率分别为38 mV dec-1和68 mV dec-1
通过使用这些自立式INT MG带作为整体水分解的阴极和阳极,需要1.58 V的电池电压才能实现10 mA cm-2的电流密度,这比Pt/C||IrO2的值小60 mV。
实验表征和密度泛函理论(DFT)计算表明,INT MG出色的催化性能归因于: 
1.介孔结构导致大表面积;
2.电极/电解质界面处良好的电荷转移;
3.MG带的超亲水性/疏气性和4.Ni和Ta原子对促进INT (HER)(Ta原子将能垒从>1 eV降低到0.48 eV,以在Ir位点上进行HER)和表面IrO2层(OER)(相邻Ni和Ir催化位点的协同作用,削弱反应中间体的结合能)中Ir原子的本征活性。
这项工作显示了MG作为可扩展水电解双功能电极的潜在的应用。
Mesoporous IrNiTa Metal Glass Ribbon as a Superior Self-standing Bifunctional Catalyst for Water Electrolysis. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134210


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