东南大学王育乔教授Chem. Eur. J. ：构筑高效电子传输和离子输运通道实现高效CuCo2S4/Fe2O3/CC析氧催化剂

点击蓝字关注我们

廉价的非贵金属高效电催化析氧反应（OER）是大规模制氢的关键技术之一。近年来，钴基双金属硫化物CuCo₂S₄被广泛地认为是一种极具潜力的电催化剂。然而，在高电位下单组分金属硫化物往往因为容易被过度氧化而导致其催化活性降低和结构稳定性下降。同时，在电催化水分解研究领域，电极/电解液之间的离子输运特性较少被关注。但是，传质过程会影响电催化过程中催化剂活性位点的利用效率及其动力学反应速率。Fe₂O₃作为常见过渡金属氧化物，能够有效地促进金属硫化物的水分解反应动力学过程。因此，构筑金属硫化物/金属氧化物双组分多维结构，利用二者间的电子结构与空间结构协同效应，同步增强电催化过程中电子传输速率和离子扩散系数以提升电催化性能。此外，在碳布（CC）导电基底上通过原位直接生长的方法可以增强催化剂与基底之间的结合牢固程度，这也是确保电催化剂活性和稳定性的有效方法。因此，具有双元组分和多维结构的CuCo₂S₄/Fe₂O₃/CC催化剂是实现高效OER过程的有效途径之一。

在此，东南大学王育乔教授团队报道了一种通过简单的水热方法在碳布表面沉积CuCo₂S₄/Fe₂O₃三维电催化剂，CuCo₂S₄前驱体在沉积过程中以CC和Fe₂O₃为共同载体，经过硫化后作为高效OER电催化剂（如图1所示）。

图1 基于碳布生长的CuCo2S4/Fe2O3的合成示意图

该双元组分和多维结构电催化剂具有以下结构特点和优异性能：

（1）Fe₂O₃纳米颗粒诱导CuCo₂S₄纳米片在碳布上形成双元/多维结构，确保了高速电子传输与快速离子输运；

（2）CuCo₂S₄纳米片被Fe₂O₃纳米颗粒牢固地锚定在碳布表面上增强了粘合程度，确保了长期稳定的电催化作用；

（3）在碱性条件下采用双元/多维CuCo₂S₄/Fe₂O₃电催化分解水时，过电压为273 mV，塔菲尔斜率为67 mV·dec^-1。

该工作设计、构筑双组分与三维分级结构的CuCo₂S₄/Fe₂O₃/CC析氧反应电催化剂，为实现低成本地构筑高效率的表/界面电催化性质研究提供了新思路。

论文信息：

Enhancedelectron transfer and ion transport by binary and multidimensional CuCo2S4/Fe2O3 on carbon cloth for water oxidation

Minglong Lu，Ruikang Dong，Xiaoyun Zhang，Jiwei Tong，Wei Wang，Yuqiao Wang

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202004225

Chemistry – A European Journal 

《欧洲化学》是欧洲化学协会(Chemistry Europe)的官方期刊并由Wiley–VCH出版，作为一个卓越的科学发表的国际平台，刊发各个化学领域的最优质的原创基础研究和专题综述。

相关链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.202004225

相关进展
杨宏教授Nano Energy：强静电吸附法合成三纳米以下金属间铂-钴氧还原催化剂
中国科大俞书宏院士团队Nat. Commun.：研制多元硫化物单晶纳米带光催化剂
大连化物所刘健研究员团队与合作者Nat. Commun. : 研制出中空碳球负载Co单原子催化剂用于Li-Se电池正极材料

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。