雙金屬磷化物和雜原子共修飾碳材料的制備及電催化性能

金 娥, 宋開緒, 崔麗莉

(1. 中國科學院長春應用化學研究所, 中國科學院生態(tài)環(huán)境高分子材料重點實驗室, 長春 130022;2. 長春理工大學化學與環(huán)境工程學院, 應用化學與納米技術吉林省高校重點實驗室, 長春 130022)

隨著全球經(jīng)濟的快速增長, 化石能源的枯竭及其消耗所帶來的環(huán)境污染問題日趨嚴重, 發(fā)展再生清潔能源技術已成為當前的研究熱點[1]. 在各種新能源技術中, 燃料電池和電解水技術因具有清潔無污染、 能量密度高等優(yōu)點而受到人們的廣泛關注[2]. 電解水包含析氫(HER)[3]和析氧(OER)[4]兩個半反應, 由于其緩慢的動力學過程, 兩極均需要使用催化劑促進反應的快速進行[5～8]. 目前, 釕(Ru)、 銥(Ir)的氧化物和碳基鉑(Pt/C)被認為是最高效的OER和HER催化劑[9,10]. 但是, 由于它們穩(wěn)定性差, 價格高, 使電解水技術大規(guī)模應用受到限制. 過渡金屬化合物由于具有成本低和催化性能好等優(yōu)點而成為研究熱點, 如金屬氮化物、 磷化物、 氧化物和氫氧化合物[11～15]等. 其中金屬磷化物如Ni2P, CoP, FeP, MoP和WP等具有催化活性高等優(yōu)點, 受到研究者的廣泛關注[16～21]. 大多數(shù)材料在高溫熱解過程中會發(fā)生尺寸較大的粒子聚集和碳材料骨架坍塌等現(xiàn)象, 導致催化劑比表面積和活性位點密度降低. 金屬有機框架材料(MOFs)由于具有高比表面積、 多孔結(jié)構及多角度可調(diào)節(jié)性能而被深入研究[22], 一系列由MOFs衍生得到的材料被用作氧氣還原反應(ORR)、 析氫反應和析氧反應的催化劑[23～25].

本文以高含氮量的苯胺五聚體二羧酸為配體, 經(jīng)溶……