Επί τόπου μέθοδοι προετοιμασίας ανταλλαγής ιόντων που αναπτύχθηκαν για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού


Επί τόπου μέθοδοι προετοιμασίας ανταλλαγής ιόντων που αναπτύχθηκαν για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού

Σχηματική απεικόνιση της διαδικασίας σχηματισμού και μετασχηματισμού του NiCoFe-NDA/NF. Πίστωση: SICCAS

Χρησιμοποιώντας μια απλή προσέγγιση οξειδοαναγωγής-κατακρήμνισης, μια ερευνητική ομάδα ανέφερε πρόσφατα τη σύνθεση υπερλεπτών νανοφύλλων NiCoFe-NDA (NDA=2,6-ναφθαλινοδικαρβοξυλικό οξύ) για αντίδραση εξέλιξης οξυγόνου υψηλής απόδοσης (OER) σε ηλεκτρόλυση με μεμβράνη ανταλλαγής ανιόντων (AEMWE). Τα σχετικά αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στις Ενέργεια & Περιβαλλοντική Επιστήμη.


«Σε σύγκριση με το μονομεταλικό (Ni/Co/Fe)-NDA/NF, το ηλεκτρόδιο NiCoFe-NDA/NF παρουσιάζει πολύ υψηλότερη δραστηριότητα και σταθερότητα OER, η οποία υπερβαίνει ακόμη και το συγκριτικό IrO2 καταλύτης», δήλωσε ο καθηγητής Wang Xianying από το Ινστιτούτο Κεραμικής της Σαγκάης της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS), ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας.

Η ανάπτυξη της AEMWE είναι πολλά υποσχόμενη για βιομηχανική παραγωγή υδρογόνου. Ωστόσο, η αργή και πολύπλοκη κινητική του ανοδικού OER καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την κατανάλωση ενέργειας για τη συνολική ηλεκτρόλυση νερού. Επί του παρόντος, τα σύνθετα υλικά ευγενών μετάλλων με βάση τον Ir και το Ru (π.χ. RuO2 και IrO2) παρουσιάζουν υψηλές καταλυτικές δραστηριότητες για OER, αλλά το υψηλό κόστος, η σπανιότητα και η κακή σταθερότητα περιορίζουν τις εμπορικά μεγάλης κλίμακας εφαρμογές τους.

Επωφεληθείτε από την υψηλή διασπορά , ακμές πλούσιες σε ελαττώματα, άφθονα ανοιχτά κανάλια και πάχος νανομέτρων, (MOFs), που οργανώνονται από τον περιοδικό συντονισμό μεταλλικών κόμβων/συστάδων με οργανικούς συνδέτες, έχουν δείξει πολλά υποσχόμενες ηλεκτροχημικές καταλυτικές δραστηριότητες. Ωστόσο, αυτά τα συστήματα MOF που αναφέρθηκαν μέχρι στιγμής εξακολουθούν να έχουν εγγενώς χαμηλή δραστηριότητα και κακή σταθερότητα, καθιστώντας ένα σημαντικό εμπόδιο που περιορίζει την άμεση χρήση τους στην ηλεκτροκατάλυση OER.

Επί τόπου μέθοδοι προετοιμασίας ανταλλαγής ιόντων που αναπτύχθηκαν για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού

Επίδοση οξείδωσης νερού του NiCoFe-NDA και η απόδοσή του στην ηλεκτρόλυση νερού με μεμβράνη ανταλλαγής ανιόντων. Πίστωση: SICCAS

Η εισαγωγή μονάδων ετεροατόμων σε μια πρωτόγονη νανοδομή MOF θα ήταν μια αποτελεσματική στρατηγική για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων. Μπορεί να ρυθμίσει την εσωτερική παραγγελία φορτίου για να βελτιστοποιήσει την ηλεκτρονική δομή του μετάλλου ξενιστή, με αποτέλεσμα τη βελτίωση της καταλυτικής απόδοσης, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Επί τόπου μέθοδοι προετοιμασίας ανταλλαγής ιόντων που αναπτύχθηκαν για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού

Φασματοσκοπία in situ σε συνδυασμό με θεωρητικούς υπολογισμούς για την απεικόνιση της οξείδωσης του νερού. διαμόρφωση του NiCoFe-NDA και η μελέτη του μηχανισμού οξείδωσης του νερού. Πίστωση: SICCAS

Σε αυτή την εργασία, το NiCoFe-NDA/NF υπέστη τοποτακτική μεταμόρφωση και επιφανειακή ανακατασκευή. Το κληρονομημένο ακόρεστο περιβάλλον συντονισμού και τα αποτελέσματα της τριμεταλλικής σύζευξης αποδείχθηκαν θετικά για τη βελτίωση της απόδοσης OER.

Αυτή η εργασία όχι μόνο δείχνει μια ιδανική πλατφόρμα για τη διόρθωση του συντονισμού πολυμετάλλων με την απόδοση οξείδωσης του νερού σε οργανικά-ανόργανα υβριδικά υλικά, αλλά παρέχει επίσης έναν πολλά υποσχόμενο ηλεκτροκαταλύτη για την οξείδωση του νερού και άλλες σχετικές ενεργειακές τεχνολογίες.


Μια στρατηγική για τον μετασχηματισμό της δομής ηλεκτροκαταλυτών μεταλλικού-οργανικού πλαισίου


Περισσότερες πληροφορίες:
Kaihang Yue et al, In situ προετοιμασία ανταλλαγής ιόντων και τοπολογικός μετασχηματισμός τριμεταλλικών-οργανικών πλαισίων για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού, Ενέργεια & Περιβαλλοντική Επιστήμη (2021). DOI: 10.1039 / D1EE02606B

Παραπομπή: In situ μέθοδοι προετοιμασίας ανταλλαγής ιόντων που αναπτύχθηκαν για αποτελεσματική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση νερού (2022, 7 Ιανουαρίου) ανακτήθηκαν στις 8 Ιανουαρίου 2022 από τη διεύθυνση https://phys.org/news/2022-01-situ-ion-exchange-methods-efficient-electrocatalytic .html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *