铁钴镍金属硫硒磷化物的掺杂与复合及其作为析氢/析氧双功能电催化剂的全分解水性能研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51872015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0208.无机非金属能量转换与存储材料
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:薛宁; 刘腾义; 李超; 张庆; 冯翠云; 林政; 和益; 王钊颖; 卜鹏鹏;
- 关键词:
项目摘要
Electrocatalytic water splitting is the the most promising approach to hydrogen production, however, the high energy comsumption and the high cost of noble-metal electrocatalysts greatly hinder its practical application. Developing highly efficient noble-metal-free electrocatalysts is the key issue in the field of water electrolysis. In this project, we aim at preparing “doped-type” and “interfacial-type” bifunctional electrocatalysts that are composed of first-row Group VIII metal (iron, cobalt, and nickel) sulfides, selenides and phosphides to improve the activity toward both the hydrogen evolution reaction (HER) and the oxygen evolution reaction (OER). For the “doped-type” bifunctional electrocatalysts, the doping process can modulate the composition, chemical environment and electronic structure of the catalytic active sites, and then influences the adsorption-desorption energy of the H-, OH- and H2O on the active sites, resulting in the changing of the activity for HER and OER. While for the “interfacial-type” bifunctional electrocatalysts, an HER-active phase and an OER-active phase is used to construct an interface by forming composites to efficiently realize both HER and OER. On the basis of the above ideas, we will develop and optimize methods for the preparation of the “doped-type” and “interfacial-type” bifunctional electrocatalysts, which are composed of first-row Group VIII metal sulfides, selenides and phosphides. We will illustrate the effect of the doping and interface-forming processes on the composition, chemical environment and electronic structure of the catalytic active sites, and reveal the structure-function relationship between active sites and HER and OER activity. We will explore the correlative and interacting dependence of HER on OER and vice versa, and develop methods for the collaboratively optimizing both HER and OER activities, and then realize highly-efficient electrocatalytic overall water splitting. We hope the results of this project can shed light on the development of electrocatalyst systems with novel structure, high energy conversion efficiency and low cost.
高能耗及贵金属催化剂的高成本制约了电解水的实际应用。发展非贵金属基的电解水催化剂是该领域的重要课题。本项目基于铁钴镍的硫化物、硒化物和磷化物(硫硒磷化物),通过制备“掺杂型”和“相界面型”的析氢/析氧双功能电催化剂,协同提高析氢析氧电催化活性。掺杂型双功能电催化剂通过元素掺杂调控金属硫硒磷化物的表面化学组成和电子结构,影响析氢析氧过程的关键吸脱附步骤,进而影响析氢析氧催化活性。相界面型双功能电催化剂基于析氢和析氧的优势表面,通过构筑两相界面,实现同时析氢、析氧电催化反应。基于以上思路,本项目拟建立和完善“掺杂型”和“相界面型”析氢/析氧双功能电催化剂的制备方法;揭示掺杂和相界面对催化活性中心化学环境和电子结构的影响及其与析氢析氧催化活性的构效关系,阐明双功能催化剂的析氢析氧催化活性之间的相互依赖及制约关系,发展协同优化方法。为新型、高效、低成本电解水催化剂体系的设计和研制提供新的思路。
结项摘要
发展非贵金属基的析氢、析氧电催化剂是电催化分解水该领域的重要课题。本项目基于铁钴镍的硫化物、硒化物、氧化物及氢氧化氧化物,通过制备“掺杂型”和“相界面型”的析氢、析氧电催化剂,提高析氢析氧电催化活性,开发高效双功能电催化剂。主要研究内容包括:研究“掺杂型”和“相界面型”析氢、析氧电催化剂及双功能电催化剂的制备方法;揭示掺杂和相界面对催化活性中心化学环境和电子结构的影响及其与析氢析氧催化活性的构效关系,研究双功能催化剂的析氢、析氧催化活性协同优化方法,实现高效、低成本电催化分解水。.主要研究结果如下:(1)建立并完善了基于Fe, Co, Ni硫硒化物、氧化物的制备及掺杂方法,成功制备出多种高效的“掺杂型”析氢、析氧电催化剂,如:S-CoSe2、S-Ni3Se4、Se-Ni3S2、S-Ni3Se4/Se-Ni3S2析氢电催化剂,Ir-CoPi、Cr-NiCo2O4析氧电催化剂;结合DFT计算及电化学表征阐明了掺杂原子对催化活性中心电子结构的影响及其对氢离子、氢氧根及水分子吸脱附能量的影响规律,揭示了掺杂型电催化剂的结构与其催化活性的的构效关系。(2)发展出基于两种Fe、Co、Ni基金属硫硒化物、氧化物的“相界面型”电催化剂的制备方法,成功制备出多种相界面型电催化剂,如S-Ni3Se4/Se-Ni3S2、NiSx-WO2.9析氢电催化剂,FeOOH/Cr-NiCo2O4析氢、析氧双功能电催化剂等;揭示了相界面这一特殊结构的化学组成、相组成及电子结构分别对析氢、析氧反应的影响规律;阐明相界面在电催化析氢、析氧过程中的作用。(3)基于NiOOH及NiFeOOH电催化剂,发现相同组成的催化剂中相结构对催化活性有重要影响,揭示了相结构影响催化活性的机理。(4)发展出可靠的测定电催化剂析氢、析氧反应活化能的方法,成功测定了多种电催化剂的析氧反应活化能,为推测反应历程及机理提供了实验依据。(5)揭示了双功能催化剂的析氢、析氧催化活性之间的相互依赖及制约关系,发展了双功能电催化剂析氢、析氧催化活性的协同优化方法,基于双功能催化剂FeOOH/Cr-NiCo2O4实现了高效的电催化全分解水。本项目的研究结果为新型、高效、低成本电催化体系的设计和研制提供新的思路。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Hybrids of iridium-cobalt phosphates as a highly efficient electrocatalyst for the oxygen evolution reaction in neutral solution
磷酸铱钴混合物作为中性溶液中析氧反应的高效电催化剂
- DOI:10.1039/c8cc10278c
- 发表时间:2019
- 期刊:Chemical Communications
- 影响因子:4.9
- 作者:Wang Zhaoying;Lin Zheng;Diao Peng
- 通讯作者:Diao Peng
Dendritic CuBi2O4 Array Photocathode Coated with Conformal TiO2 Protection Layer for Efficient and Stable Photoelectrochemical Hydrogen Evolution Reaction
涂覆有保形 TiO2 保护层的树枝状 CuBi2O4 阵列光电阴极可实现高效稳定的光电化学析氢反应
- DOI:10.1021/acs.jpcc.0c10421
- 发表时间:2021-01
- 期刊:Journal of Physical Chemistry C
- 影响因子:3.7
- 作者:Zhang Qing;Zhai Bowen;Lin Zheng;Zhao Xinqing;Diao Peng
- 通讯作者:Diao Peng
Boosting the Activity and Stability of Copper Tungsten Nanoflakes toward Solar Water Oxidation by Iridium-Cobalt Phosphates Modification
通过铱钴磷酸盐改性提高铜钨纳米片对太阳能水氧化的活性和稳定性
- DOI:10.3390/catal10080913
- 发表时间:2020-08-01
- 期刊:CATALYSTS
- 影响因子:3.9
- 作者:Li, Chao;Diao, Peng
- 通讯作者:Diao, Peng
Nickel foam supported Cr-doped NiCo2O4/FeOOH nanoneedle arrays as a high-performance bifunctional electrocatalyst for overall water splitting
泡沫镍支撑的Cr掺杂NiCo2O4/FeOOH纳米针阵列作为用于整体水分解的高性能双功能电催化剂
- DOI:10.1007/s12274-020-3006-3
- 发表时间:2020-08-15
- 期刊:NANO RESEARCH
- 影响因子:9.9
- 作者:Liu, Tengyi;Diao, Peng
- 通讯作者:Diao, Peng
Copper Foam-Supported CuxO@Fe2O3 Core–Shell Nanotubes: An Efficient Ozonation Catalyst for Degradation of Organic Pollutants
泡沫铜支撑的 CuxO@Fe2O3 核壳纳米管:一种高效降解有机污染物的臭氧氧化催化剂
- DOI:10.1021/acsestwater.2c00525
- 发表时间:2023-01
- 期刊:ACS ES&T Water
- 影响因子:--
- 作者:Cuiyun Feng;Shuxing Qiu;Peng Diao*
- 通讯作者:Peng Diao*
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
多构件浮动重载行星齿轮系统动态均载研究
- DOI:10.16578/j.issn.1004.2539.2016.12.002
- 发表时间:2016
- 期刊:机械传动
- 影响因子:--
- 作者:徐向阳;杨望;刁鹏;陶友传
- 通讯作者:陶友传
银纳米结构的电化学制备及表面增强拉曼效应
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:北京航空航天大学学报
- 影响因子:--
- 作者:孙杰;许頔;刁鹏;殷鹏刚
- 通讯作者:殷鹏刚
层状MoS_2/Graphene薄膜的制备及其电催化制氢性能
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:北京航空航天大学学报
- 影响因子:--
- 作者:许頔;吴卿永;项民;刁鹏
- 通讯作者:刁鹏
光化学制备氧化铱纳米粒子过程中添加剂对形貌及其电催化性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中国科技论文
- 影响因子:--
- 作者:金涛;郭欣;项民;刁鹏
- 通讯作者:刁鹏
ZnO/Ni-B_i复合光阳极的制备及其光电催化氧化水性能
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:航空学报
- 影响因子:--
- 作者:谢永红;许頔;项民;刁鹏
- 通讯作者:刁鹏
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
刁鹏的其他基金
金属等离子共振增强的上转换光电极的制备及全光谱光电催化分解水性能研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
基于二维半导体材料的网络结构复合光电极的制备及其光电催化分解水性能研究
- 批准号:51672017
- 批准年份:2016
- 资助金额:62.0 万元
- 项目类别:面上项目
取向纳米粒子阵列的光电化学制备及光电催化性质研究
- 批准号:21173016
- 批准年份:2011
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
化学组装技术与电化学辅助的表面有序纳米结构的可控制备
- 批准号:20973020
- 批准年份:2009
- 资助金额:35.0 万元
- 项目类别:面上项目
微区分域修饰电极体系的制备及电化学性质研究
- 批准号:20773007
- 批准年份:2007
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:面上项目
纳米粒子的电位调控组装及其电化学研究
- 批准号:20373005
- 批准年份:2003
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}