WC陶瓷作为高效的高电流密度HER催化剂

研究背景

   碳化钨(WC)由于其低成本、类似Pt的电子性质和稳定的催化性能而成为基于过渡金属的HER电催化剂的候选材料碳化钨（tungsten carbide,WC）。典型的WC催化剂合成方法，例如钨(W)或W基前体的碳化，导致具有不良结晶度和杂质的块状材料或纳米颗粒，这对HER的性能产生负面影响。另外需要借助导电性差的聚合物粘合剂将WC粉末涂覆在导电电极上，这覆盖了许多活性部位。

研究内容

  中国科学技术大学材料科学与工程系徐鑫等人报道了通过相转化流延法和无压烧结法的简单组合来制备WC-N/W electrode。报道了用转相流延法和无压烧结法成功制备WC多孔陶瓷膜。

研究要点

       1、指状多孔陶瓷电极表现出超亲水性的空穴促进了电极和电解质之间电荷和离子的快速转移，并且还加速了气泡的脱离。

      2、作为热处理温度升高，Rct显著减少，因为导电金属W相的增加；因此，它增强了HER的性能，这与相关文献金属/过渡金属碳化物(M/TMC)系统一致。

       3、WC-N/W异质结构的界面结构和电荷密度分布被有效地调制，增强了与H+的相互作用和HER反应动力学。

       4、WC-N和W相之间稳定的原位形成的原子共轭提供了无电阻路径，促进电子的快速转移和改善反应效率。这也导致两者之间的紧密结合活性位点和衬底，导致优异的长期和高电流密度稳定性。

        5、莫特-肖特基势垒WC-N/W异质结构中的效应加速了电子通过M/TMC界面，直到功函数达到平衡；从而提高了电子传递效率和催化剂的转化率反应。

        6、高温(原位)反应产生了丰富的缺陷位置，可以调整电极的电子和表面性质。因此，它优化了H电化学催化中的吸附步骤。

课题组简介

  徐鑫，

2006年8月---至今教授，中国科学技术大学

2003年8月-2006年7月：特别研究员，国立物质材料研究所，日本；

2000年11月-2003 年8月: 博士后研究员, Aveiro 大学，葡萄牙；

1995年8月-2000年8月：博士生，中国科学院上海硅酸盐研究所；

1990年9月-1995年7月：本科生，中国科学技术大学。

研究方向:

1.新型氧氮化物荧光体；

2.纳米粉末，纳米陶瓷和纳米复合材料；

3.传统和纳米材料的超塑性和蠕变研究；

4.传统和新型胶态成型；

5.陶瓷产品。

文献信息

Robust Porous WC-Based Self-Supported Ceramic Electrodes for High Current Density Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Sci. 2022, 9, 2106029.

DOI: 10.1002/advs.202106029.

https://doi.org/10.1002/advs.202106029

转自：科研手记

如有侵权，请联系本站删除！