杨世和课题组提出分解水制氢的高性能电催化剂设计新思路
电化学分解水是制备清洁高能燃料—氢气，以缓解能源短缺及环境污染问题的有效途径。作为水分解的半反应—产氧反应，由于需要克服的能垒较大，反应速率缓慢，因而需要额外的过电压来加速反应，造成严重的能量损失。设计与合成高效廉价的电化学反应催化剂是降低产氧反应能垒进而提高分解水制氢效率的关键。
针对这个问题，北京大学深圳研究生院杨世和教授课题组和合作者设计合成了一种超薄的无定形态的钴钒氢氧（羟基氧）化物，并将其用做电化学分解水的催化剂。在该催化剂作用下，产氧反应达到10mA/cm2电流时所需的过电位低至250 m V，且催化效果在170小时保持不变，体现出良好的催化稳定性。进一步通过原位X射线吸收谱及第一性原理模拟，发现制备的钴钒氢氧（羟基氧）化物由于超薄、无定型态，及合金结构的特异性质及协同效应使其很容易转变为对产氧催化反应有利的活性态，因此具有很好的电催化活性和稳定性。该研究表明相比于结构稳定的晶体，无定型态的二维材料在电催化反应中具备独特的优势，这为高活性和高稳定性的电化学分解水催化剂的设计提供了新的思路。
这项工作于近期发表在 Energy & Environmental Science（影响因子29.518）杂志上，标题为“ Ultrathin Amorphous Cobalt-Vanadium Hydr(oxy)oxide Catalysts for Oxygen Evolution Reaction ”。
论文链接为 ：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee00611c#!divAbstract。
合成的电催化剂形貌特征
电学性能测试
OER机理及相关步骤的自由能
本研究由北京大学深圳研究生院的杨世和教授、北京航空航天大学的郭林教授、合肥微尺度物质科学国家实验室和瑞典皇家理工学院的罗毅教授共同指导，由Junzhe Liu， Yongfei Ji, Jianwei Nai为共同第一作者完成。该项研究得到了国家自然科学基金及深圳市孔雀计划项目的资助。