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经过ZnFe层状双氢氧化物改性的多孔MoTe2和NiTe纳米片复合材料作为自支撑电极,能够实现高效的整体水分解
《New Journal of Chemistry》:ZnFe layered double hydroxide-modified porous MoTe2 and NiTe nanosheet composites as self-supporting electrodes for achieving efficient overall water splitting
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年10月02日 来源:New Journal of Chemistry 2.5
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本研究开发了一种自支撑多级异质结构电极(ZnFe-LDHs/MoTe?/NiTe),通过 hierarchical nanostructuring 和电子调制增强析氢(HER)与析氧(OER)活性,在10 mA cm?2下过电位分别为90 mV和179 mV,整体水分解电压1.54 V,优于Pt/C-RuO?体系。经3000次循环后稳定性良好,ZnFe-LDHs的CO?2?插层结构提升了耐用性,为非贵金属高效稳定水分解催化剂提供了新策略。
氢气凭借其高能量密度和低排放的燃烧特性,成为未来能源系统的关键。水电解是一种可持续的氢气生产方法,但其效率取决于电催化剂的性能。为了解决这一问题,我们开发了一种自支撑的多级异质结构电极(ZFMN/NF),该电极由多孔的MoTe2和NiTe纳米片组成,并经过ZnFe层状双氢氧化物(ZnFe-LDHs)的修饰。这种设计通过层次化的纳米结构、界面电子调控以及无粘结剂的配置,提升了氢气还原(HER)和氧气析出(OER)的反应动力学。密度泛函理论(DFT)计算表明,ZnFe-LDH–MoTe2–NiTe异质结优化了电子转移过程,而三维多孔框架则改善了物质传输效率。ZFMN/NF电极在10 mA cm?2的电流密度下,氢气还原的过电位为90 mV,氧气析出的过电位为179 mV,使得整体水分解反应的电压仅为1.54 V,比Pt/C‖RuO2体系低4.3%。长期稳定性测试显示,经过1000次和3000次循环后,电极的过电位仅分别增加了0.7%和1.5%。此外,掺入CO32?的ZnFe-LDH进一步提高了电极的稳定性和耐久性。这项工作为开发高效且耐用的非贵金属电催化剂以实现水分解提供了有效策略。
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