祝贺课题组本科生彭智慧在《Journal of Electroanalytical Chemistry》上发表文章

2025.06.09

文章链接:http://10.1016/j.jelechem.2025.119198

在本研究中,我们采用合成的离子液体溶液处理木片,并通过碳化、电沉积和磷化工艺,成功开发了负载钴-镍磷化物的自支撑电极(CoNiP@TCW)。这种基于生物质的过渡金属催化剂因其在提高析氢反应(HER)电催化活性和化学稳定性方面的优势,受到电解水领域的广泛关注。然而,将此类催化剂设计并优化为自支撑电极仍然面临重大挑战。为此,我们以葡糖酸基质子离子液体(GILs)预处理木片,进一步开发了一种源于木材的钴-镍磷化物电催化剂,作为自支撑电极应用于电解反应。


该自支撑电极具有稳定的三维纳米片结构,经磷化处理后,其结构进一步稳定并显著增加了活性位点的暴露,同时有助于气体的释放。CoNiP@TCW 在碱性溶液中展现出优异的HER性能,过电位仅为107.62 mV(10 mA cm⁻²时),塔菲尔斜率小至79.52 mV dec⁻¹。此外,以CoNiP@TCW组装的两电极电解槽在10 mA cm⁻²的电流密度下仅需1.66 V的电解水电压即可实现水分解。更重要的是,磷化双金属的协同效应显著提升了电催化活性,从而实现了显著的电解水性能。

CoNiP@TCW在析氢反应和析氧反应中均展现出卓越的性能:在酸性和碱性溶液中,HER过电位分别为71.93 mV107.62 mVOER过电位为320.00 mV。该电极在全电解水反应中仅需1.66 V的电压(在10 mA cm⁻²时)即可高效运行。

本研究不仅介绍了一种开发葡糖酸基质子离子液体的新方法,还为木材在自支撑催化电极领域的应用提供了一种全新的思路。