亚纳米尺度过渡金属硫族化合物制备、超结构组装及析氢性能

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21701124
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0103.团簇与纳米化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The development of materials for hydrogen evolution reaction (HER) has a great significance for the replacement of fossil energy by hydrogen energy. Transition metal chalcogenides have been proved to display promising performance in HER, thus are believed to be able to replace Pt. To improve their performance suffered from limited active sites, lower exchange current density than Pt and poor conductivity, we propose a structure defined in sub-nanometer scale under good-poor solvent system. The struture exposes almost all the atoms on the surface, possesses varied electronic stuctures and can construct hierarchical structures, the exploration of the influence of these features on the performance of transition metal chalcogenide for HER is hoped to reveal the structure-activity relationship under sub-nanometer scale and further provide the opportunity to promote the development of transition meta chalcogenides.
电解水析氢材料的发展对实现氢能源取代现有化石能源具有重要的现实意义。过渡金属硫族化合物在电解水析氢反应中具有良好的催化活性,是最有希望替代贵金属Pt的一类非贵金属材料。本项目针对过渡金属硫族化合物活性暴露位点受限、交换电流密度低于Pt及导电性差等问题,拟利用良溶剂-不良溶剂合成体系构建尺寸在1nm以下的亚纳米结构,希望通过该尺度下几乎完全的表面原子暴露、丰富的表面电子结构及形成新颖多级结构等特点优化过渡金属硫族化合物的电解水析氢性能,并构建电解水析氢材料在亚纳米尺度下的构效关系,为这类材料的发展提供新的思路与机会。

结项摘要

开发电解水析氢材料对推动氢能源的发展至关重要。过渡金属化合物,尤其是硫族化合物是应用在电解水析氢反应中的明星材料,被认为是最有希望替代贵金属Pt的一类非贵金属材料。然而该类材料存在活性位点暴露受限、交换电流密度低及导电性差等问题。因此我们在本项目中计划利用良溶剂-不良溶剂合成体系构建尺寸在1 nm以下的亚纳米结构,希望通过该尺度下几乎完全的表面原子暴露、丰富的表面电子结构及形成新颖多级结构等特点优化材料的电解水析氢性能。在本项目的资助下,我们首先合成了具有亚纳米尺度管壁厚度的钴基纳米管,仔细探究了合成体系中良溶剂与不良溶剂比例以及水热条件后降温速率对纳米管生长形貌的影响,同时研究了纳米管的生长过程,发现纳米管是由亚纳米尺度下无机纳米带柔性卷曲形成的纳米管。随后我们构筑了超薄WS2纳米片,通过超薄尺度下边缘活性位点的高比例暴露实现其电催化析氢(Hydrogen evolution reaction, HER)性能提升。针对项目计划的HER性能研究,我们同时开发了Co-P@PC全pH电催化析氢电极,实现了在酸性、中性、碱性中的宽pH范围内的HER活性;构筑了V-Ni3N/Ni氢催化电极材料,该材料同时具有良好的电解水产氢及电氧化氢的性能及稳定性。为了拓宽应用,我们针对HER所产生的H2在氢燃料电池中的应用,设计合成了Co基过渡金属化合物氧还原电催化剂。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Defect engineering for electrochemical nitrogen reduction reaction to ammonia
电化学氮还原制氨反应的缺陷工程
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2020.105126
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Nano Energy
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Yang Chenhuai;Zhu Yating;Liu Jiaqi;Qin Yuchen;Wang Haiqing;Liu Huiling;Chen Yanan;Zhang Zhicheng;Hu Wenping
  • 通讯作者:
    Hu Wenping
Interlayer-expanded MoS2/graphene composites as anode materials for high-performance lithium-ion batteries
层间膨胀MoS2/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料
  • DOI:
    10.1007/s10008-018-4018-8
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Journal of Solid State Electrochemistry
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yanjie Wang;Mengmeng Zhen;Huiling Liu;Cheng Wang
  • 通讯作者:
    Cheng Wang
Co/N-doped carbon nanotube arrays grown on 2D MOFs-derived matrix for boosting the oxygen reduction reaction in alkaline and acidic media
在二维 MOF 衍生基质上生长的 Co/N 掺杂碳纳米管阵列,用于促进碱性和酸性介质中的氧还原反应
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2020.04.040
  • 发表时间:
    2021-03-30
  • 期刊:
    CHINESE CHEMICAL LETTERS
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Wan, Shuao;Wu, Jiadong;Wang, Cheng
  • 通讯作者:
    Wang, Cheng
Surfactant-Assisted Growth of a Conversion-Type Binary Metal Oxide-Based Composite Electrode for Boosting the Reversible Lithium Storage
用于促进可逆锂存储的转换型二元金属氧化物基复合电极的表面活性剂辅助生长
  • DOI:
    10.1021/acsomega.0c01315
  • 发表时间:
    2020-06-02
  • 期刊:
    ACS OMEGA
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Ding, Wenwen;Zhen, Mengmeng;Wang, Cheng
  • 通讯作者:
    Wang, Cheng
Recent Advances in Atomic-Level Engineering of Nanostructured Catalysts for Electrochemical CO2 Reduction
电化学二氧化碳还原纳米结构催化剂原子级工程的最新进展
  • DOI:
    10.1002/adfm.201910534
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Liu, Huiling;Zhu, Yating;Hu, Wenping
  • 通讯作者:
    Hu, Wenping
共 6 条
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    2017
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    张恒
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    张宁
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  • 通讯作者:
    王爱玉
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    刘慧玲;潘宏侠;田静宜
  • 通讯作者:
    田静宜
共 17 条
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