Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构的构筑及其高效电催化OER性能

以HF为刻蚀剂,将Ti_(3)AlC_(2)中的Al层去除以形成层状Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene;借助KOH的“剪切效应”将层状Ti_(3)C_(2)T_(x)转变为Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米带,其相互缠绕形成多孔的网络骨架,以促进活性位点的暴露和电解液的接触,并作为快速传输电子的导电网络。结果表明:整合水热工艺和磷化工艺合成的MoCoP_(x)牢固地负载着Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带,形成稳定的片层状结构,以提供多孔结构和更多的活性位点,从而加速离子传输和传质过程;Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构表现出优异的OER性能,在电流密度为10 mA/cm^(2)下的过电位为318 mV(相对于可逆氢电极);Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米带/MoCoP_(x)异质结构还表现出优异的长期稳定性,循环伏安2000次后,在电流密度为10 mA/cm^(2)下的过电位仅衰减4 mV,且在长期稳定性测试25 h后,其电流密度保留率为97.6%;异质结构中丰富的组分(Ti_(3)C_(2)T_(x)、CoP、CoP_(2)、MoP)、独特的开孔网络骨架(纳米带缠绕形成片状结构)和稳定的片层结构(强的相互作用)贡献了其良好的电催化OER性能。

CoAl-LDH/CoFe基普鲁士蓝衍生双金属磷化物异质结构的高效电催化OER性能

电催化水解是生产绿氢的有效途径,但是其阳极的氧气析出反应(OER)动力学缓慢,限制了其大规模应用。采用液相回流法制备了超薄的CoAl-LDH十二边形纳米片,其大的表面积成为良好的催化剂载体,且表面大量未饱和的Co^(2+)可有效配位其他阴离子。结合共沉淀法和离子交换法,在CoAl-LDH纳米片表面组装大量超小的CoFe-PB纳米颗粒,以形成CoAl-LDH/CoFe-PB异质结构,再通过原位磷化策略获得CoAlP/CoFePx@NC异质结构。在磷化过程中,CoFe-PB纳米颗粒会转化为氮掺杂的碳包裹的CoFePx核壳纳米颗粒,以提供足够的活性位点,同时他们也牢固地负载在CoAl-LDH转化而成的CoAlP纳米片的表面,形成稳定的异质结构。由于CoAlP/CoFePx@NC异质结构具有丰富的组分、独特的多孔结构和稳定的片层结构,其可以获得优异的电催化OER活性。在碱性电解液(1mol·L^(-1)的KOH)中,CoAlP/CoFePx@NC在电流密度为10 mA·cm^(-2)下的过电位为334 mV(vs.RHE)。该研究为低成本和稳定高效的多元金属磷化物基异质结构的电催化剂的设计与制备提供了思路。

CoMoO_(x)纳米结构的可控合成及其高能量密度的非对称超级电容器

超级电容器在能源供电应用中显示出高功率密度和长期循环寿命。多元金属氧化物伴随多价阳离子、多种充电/放电动力学而成为有前途的超级电容器电极材料。然而,多元金属氧化物形貌难以控制,且调控方法过于复杂。以泡沫镍为基体,利用简单的一步水热合成法在其表面生长CoMoO_(x)纳米结构。通过调控Co∶Mo摩尔比来实现对Co_(0)Mo_(1)O_(x)超薄纳米片、Co_(1)Mo_(2)O_(x)交织纳米片、Co_(1)Mo_(1)O_(x)纳米花和Co_(2)Mo_(1)O_(x)纳米柱结构的可控合成。其中,Co_(1)Mo_(1)O_(x)纳米花独特的结构使其表现出高的比电容和优异的循环稳定性,在电流密度为5 A·g^(-1)下的比电容高达1628.8 A·g^(-1),优于大量先进的Co基和Mo基电极材料,且在2000圈的恒流充放电(GCD)测试后仍然能够保留93.5%的比电容。此外,Co_(1)Mo_(1)O_(x)纳米花和活性炭(AC)组装的非对称超级电容器(ASCs)表现出高的能量密度,在4 kW·kg^(-1)的功率密度下能量密度高达79.3 kW·kg^(-1)。该工作提供了一种多元金属氧化物纳米结构的可控合成策略,丰富了自支撑、无黏结剂、高储能特性的赝电容超级电容器电极材料。