非貴金屬電催化劑有機合成及性能研究獲進展

近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所環境與能源納米材料中心研究人員在非貴金屬催化劑電催化氧化二級醇到二級酮研究中取得新進展，相關工作發表在《納米研究》(Nano Research 11, 1004-1017 (2018))上。

相比析氫反應(HER)，析氧反應(OER)的過電位較高，產物(氧氣)附加值較低。若能通過引入熱力學更有利的氧化反應來取代OER，不僅可以降低過電位提高HER效率，還可以在陽極生成高附加值化學品，提高能量轉換效率。

基於這種思路，固體所環境與能源納米材料中心研究人員通過簡單的氣相水熱法在碳纖維上原位生長一層厚度約為50 nm的NiS2單晶薄膜 (NiS2/CFC)；將製備的NiS2/CFC直接用作電極，發現NiS2/CFC電極在鹼性介質中表現出優異的OER和HER性能，可將一系列二級醇 (如：異丙醇、2-丁醇、2-戊醇和環己醇)電催化轉化為相對應的二級酮 (丙酮、2-丁酮、2-戊酮和環己酮)，且反應具有高選擇性、高效性和高穩定性等特點。在0.45 M醇的存在下，相比OER，NiS2/CFC陽極的過電位顯著降低約150 mV (vs. RHE)，大大提高了陰極的析氫效率。該研究結果證實了雙功能非貴金屬電催化劑在有機合成和同步產氫方面的適用性。

該研究工作得到了國家自然科學基金和中國博士後科學基金的資助。（來源：中科院合肥物質科學研究院）

圖：(a) 電催化轉化醇到對應酮的化學反應式；(b) 加入醇前驅體前後NiS2/CFC的電化學阻抗譜；(c) 加入醇前驅體前後NiS2/CFC的線性掃描伏安曲線；(d) NiS2/CFC電催化轉化醇到對應酮的轉化率和法拉第效率。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！