天津工业大学宋立民教授Chem. Eng. J.：碳量子点掺杂NiCoP的合成及增强电催化析氢能力机理

化石燃料的不断消耗导致了其储量的逐渐下降，最终将会导致资源枯竭，这促使人类需要寻找其它的可替代的新型能源。氢气因其清洁、可再生等优点成为了替代化石燃料的理想能源。电解水制氢是获得氢气的重要方法之一，但电解水析氢反应（HER）需要催化性能优异的电催化剂的参与，即可以在较低过电位下提供较大的电流。Pt和Pt基金属具有较高的电催化活性，但由于成本较高和资源稀缺而限制了其广泛应用。因此，开发出稳定性高、低过电位、廉价、资源丰富的高析氢活性的催化材料显得十分的迫切。近年来，过渡金属化合物（如：Ni、Co、Fe、Mo）合金及其碳化物、氮化物、硫化物和磷化物的研究得到了广泛的关注。特别是具有独特结构的过渡金属磷化物，因其具有较高的催化活性而逐渐进入人们的视野。除此之外，金属掺杂还可以进一步提高磷化物的性能。这是由于不同金属之间的相互作用不仅能改变彼此的电荷结构性质，还能产生新的协同效应，进而改变催化剂的配位性和整体效应。因此，双金属磷化物通常比单金属磷化物拥有更多的活性位点。碳量子点（CQDs）是一种尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料，因其具有很强的可调光致发光能力、快速的电子转移能力和较大的电子存储能力而受到广泛关注，而杂原子掺杂的CQDs可以进一步提高材料的催化性能。

天津工业大学宋立民教授团队提出了一种制备CQDs@NiCoP复合材料的新方法，并对其复合材料进行了电化学活性研究，在该方法中，仅需要使用固体金属盐和次磷酸钠的机械混合物来制备双金属磷化物。在该工作中，作者首先通过浸没法将金属盐引入CQDs溶液中，合成含金属离子的前驱体，随后经过优化的磷化工艺，即将前驱体和次磷酸钠通过退火方法热处理形成最终产品。电化学测试结果显示，通过该方法合成的催化剂在酸性条件下展现出优异的HER催化活性。作者将其高催化活性归因于掺杂的CQDs提高了电荷转移效率。该文章以“Synthesis of carbon quantum dot-doped NiCoP and enhanced electrocatalytic hydrogen evolution ability and mechanism”发表在Chemical Engineering Journal上。

图1，NiCoP和CQDs@NiCoP的X射线衍射图

图2，CQDs@NiCoP复合材料的TEM表征

图3，CQDs@NiCoP复合材料的XPS表征

图4，不同催化剂在0.5 M H₂SO₄中的电催化性能

文献链接：T. Bao, L. Song,S. Zhang. Synthesis of carbon quantum dot-doped NiCoP and enhanced electrocatalytic hydrogen evolution ability and mechanism. Chem. Eng. J., 2018, 351, 189-194.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894718311197

信息来源：碳点之光

本信息源自互联网仅供学术交流 如有侵权请联系我们立即删除