含WO3多金属超低过电位析氧催化剂

氢气是一种优良能量载体,以太阳能为驱动的电解水制取氢气是一种有效的能量贮存方法。传统的SPEWE中,由于析氧电位较高,以炭为载体时,氧气对载体的溶蚀严重;在析氧反应中,析氧过电位高的电极在高电位下工作,会发生阳极的溶解和钝化,缩短寿命。由于多种高能量的中间态的存在,析氧反应成为电解水中最困难的步骤之一。因而,制备一种具有超低析氧过电位的催化剂,能够帮助实现高效电解水。 
 
三氧化钨(WO3)作为光解水析氧催化剂引人注目,研究取得一些成果,如WO3可光解水产氧,可见光辐射下其最佳产氧约79.9μmol/(L.h);通过化学位控制可显著提高WO3光催化活性的稳定性等。
 
前不久,一个加拿大、中国、美国国际研究团队研发出一种具有迄今为止最低析氧过电位的胶状Fe-Co-W羟基氧化物(Oxyhydroxides)多金属析氧催化剂。这种析氧催化剂通过添加钨来调控铁、钴的电子结构,使用一种创新的室温的溶胶-凝胶法成功制备出胶状Fe-Co-W羟基氧化物析氧催化剂,由于溶胶状态下各金属原子能够实现均相混合,避免不同金属氧化物晶格不匹配而导致的相分离。这种胶状催化剂中的Fe、Co和WO3在原子尺度上均相分散,具有优异的催化性能。另外,通过对后续热处理催化剂发现,500℃退火热处理的胶状Fe-Co-W羟基氧化物的析氧电位会上升,催化性能降低。这一研究成果为析氧催化剂的进一步优化找到一个新方向,有望在能源转换与存储领域得到广泛运用。

Fe-Co-W析氧催化剂
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