[00077192]强耦合作用铝基金属杂化材料研究
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技术详细介绍
新能源转换和储存技术是当今世界解决目前化石 能源危机和环境污染问题的核心途径。廉价的电解水 产氢催化剂和高容量的储能材料成为大规模推广此类 新能源技术的关键。对于电解水产氢而言，贵金属钳 基催化剂的产氢活性最好，但其资源有限，无法推广 使用。相比而言，非贵金属铝基材料以其特殊的理化 性质表现出优异的分解水制氢活性，但存在导电性低 及材料团聚问题，这导致材料活性位点暴露少和稳定 性差等问题。为了解决这些挑我性问题，近日，北京 大学工学院研发团队提出了一种具有强耦合作用铝基 金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能，并 发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和 稳定性。目前的工作首先是制备具有多级空心结构的铝基 金属螯合物，通过燃烧原位转化的方法制备一系列铝 基化合物(包括MoP, M0S2, Mo2C和MoO2 )与碳空心基底之间具有强耦合相互作用的杂化材料。多级碳 空心结构(HCSs)具有较大的表面积，优异的导电性及 结构稳定性等特点，成为最佳的复合材料基底。通过原 位转化得到的超小铝基活性材料与碳空心基底材料强烈 耦合，有效提高材料的导电性和稳定性。电催化产氢测 试表明MoP@HCSs在酸性溶液和碱性溶液中均具有优 异的析氢反应活性和稳定性。另外研究发现，M0S2/C HCSs作为钠离子电池负极材料，表现出优异的电化学 性能。在4 A/g电流密度进行充/放电循环1000圈， 其容量依旧高达410 mAh/g。这种独特的碳纳米片上生 长MoS2纳米片结构可以缩短离子传输路径，多级碳空心结构有效提高电子传输性能和缓解充放电过程中应力 的变化，同时这种强相互耦合作用可以避免MoS2纳米 片层结构的团聚，有效提高电极材料的倍率性能和循环 寿命。该工作为下一代新型高性能能源材料的设计提供 了新策略和指导思路。
