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    我院在低成本合成二维过渡金属氢氧化物研究取得进展

        近日,我研究院方晓亮副教授课题组开发了一种用于低成本合成二维过渡金属氢氧化物的普适性策略。相关结果以“Economizing Production of Diverse 2D Layered Metal Hydroxides for Efficient Overall Water Splitting”为题发表在国际期刊Small上 (DOI: 10.1002/smll.201800759)。

        二维过渡金属氢氧化物、氧化物以及硫化物引起人们的广泛研究兴趣,并在电催化、超级电容器以及吸附等领域有着良好的应用潜力。过渡金属氢氧化物(TMHs,Transition meta hydroxides)不仅本身可作为电化学活性材料,还可以作为前驱体以制备其氧化物、硫化物、磷化物等衍生物。到目前为止,超薄TMHs纳米片的应用仍受制于效率低下的合成。 发展简便、经济的制备二维TMHs的新方法具有重要的研究意义。

       鉴于许多TMHs具有与Mg(OH)2相似的结构,方晓亮课题组基于MgO在金属盐溶液中的水解发展出一种室温、绿色、可宏量制备超薄TMHs纳米片的方法(图1)。该方法可推广至多种TMHs的生长,并可以此制备各类过渡金属氧化物、硫化物等。由于具有高的比表面积,利用该方法所制备的二维超薄α-Ni(OH)2分别在重金属吸附领域和超级电容器领域表现出优异的性能。该方法还可以应用于三维泡沫镍基底上的TMHs纳米的垂直定向生长,所得垂直定向排列结构的NF/NiS2和NF/NiFe LDH电极,可以分别作为电催化分解水的阳极和阴极,在1 M KOH中,电流密度为10 mA cm-2时的分解电压仅为1.55 V,优于商业RuO2和Pt/C催化体系,而且可保持30小时稳定电解(图2)。

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    图1 研究思路

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    图2 氧化镁法制备的过渡金属氢氧化物及其衍生物的形貌图和电催化水分解性能

     

        该工作为二维过渡金属氢氧化物及其衍生物材料的宏量制备及其垂直定向组装提供了新思路,在超级电容器、电催化等研究领域具有潜在的应用前景,相关论文发表于Small上,第一作者为我院2017届博士研究生郑宗敏(目前任职于青岛大学),通讯作者为方晓亮副教授。

     

        论文连接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/smll.201800759


    发布时间:2018/5/28 8:32:35  浏览次数: