抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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水素エネルギーはその埋蔵量が豊富、高効率、ゼロ汚染などの特性のため、広く注目されている。電解水産水素は水素エネルギーを効率的に獲得する方式として、現在の研究の重点となっている。しかし、電極表面反応過電位の存在によって電解水のエネルギー消費が大いに増加するため、高効率の電気触媒材料の開発は電解水反応動力学を向上させる必要がある。実際応用を考慮して、同じ電解液中で同時に高効率な水素発生と酸素発生能力を有する二機能性触媒材料を設計し構築することは、より重要で、より挑戦している。現在、ますます多くの非貴金属基二機能性触媒材料が開発され、報告され、例えば、遷移金属硫化物、酸化物、層状複金属水酸化物、炭化物、窒化物及びリン化物などであり、その中、リン化物の研究がもっと広い。金属有機骨格化合物(MOFs)は、その独特な性能(高多孔性、超高比表面積、調節可能な化学成分と孔道構造など)を有するため、エネルギー変換などの分野で幅広く応用されている。しかし、MOFs材料転化に基づく多成分遷移金属リン化物を全分解水系に応用する報告はまだ少ない。以前の研究は,触媒材料のマイクロ構造と化学組成の最適化が,材料の触媒性能を改良するためのキーであることを示した。三段階法(結晶成長、自己集合とリン化)を利用して、MOFs転化に基づく新型の等級付けナノ複合材料CoP@ZnFePを設計し作製した。透過型電子顕微鏡(TEM)の結果は,自己集合した花状Co3O4@Fe-MOF-5中空構造が,リン化後,良好に保持されることを示した。X線回折(XRD)により,CoP@ZnFePナノ複合体は,Co2P,ZnP2およびFe2Pを含む多くの混合ナノ結晶から成っていた。アルカリ性(1.0mol/LKOH)の条件下で,CoP@ZnFePナノ複合体は,優れた触媒水素生成(HER)と酸素発生(OER)性能を示し,水素放出と酸素発生開始電位は,それぞれ,-50と148mV(vs.RHE)であった。対応するTafel傾斜はそれぞれ76と53.9mV/decadeであった。優れた電気触媒性能は、主に複合材料の多段階ナノ構造ユニット(ナノ粒子、ナノケージとナノチューブ)に帰せられ、その規則的な多孔質構造と大きな比表面積は電解液の浸透、気体の拡散と電子の転移に有利である。比較として,CoPとZnFePナノ粒子の機械的混合物(CoP/ZnFeP)を,類似の方法で調製した。テストデータは,CoP@ZnFeP複合材料の触媒性能が,CoP/ZnFeP複合材料のものより良いことを示した。CoP@ZnFeP複合材料の優れた触媒性能のため,全分解水システムに適用した。両電極系において,10mA/cm2の電流密度で1.6Vの電圧しか必要とせず,材料が優れた全分解水性能を持つことを示した。また、この複合物も良好な安定性を示し、24hの連続加水分解後、電解電位は70mVだけ上昇した。しかし、電極表面が激しく発生する気泡が電極材料の安定性に深刻な影響を与えることに注意する。本研究は高効率の非貴金属触媒材料を設計するために、エネルギー変換と貯蔵などの分野で、良い構想と参考を提供できる。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】
