人們熱切期望高活性和穩(wěn)定的（光）電催化劑能夠克服甲醇氧化反應(yīng)（MOR）中的高能障礙。通過簡單的自行設(shè)計(jì)的電合成方法制備了NiW/石墨烯（NiW/G）雜化物。在電合成過程中，既實(shí)現(xiàn)了大塊石墨剝離為石墨烯，又實(shí)現(xiàn)了多價(jià)NiW雙金屬前驅(qū)體的生成。這種復(fù)合材料對 MOR 顯示出優(yōu)異的光電催化性能。對于NiW/G-light，其面積活度（峰值電流）和質(zhì)量活度（峰值電流）分別高達(dá)343.4mAcm−2和5960.7mAmg−1，遠(yuǎn)高于NiW/G、Ni/G和W /G。 Operando電化學(xué)阻抗譜、原位傅里葉變換紅外光譜和其他非原位技術(shù)表明，NiW/G-光的優(yōu)異MOR性能是通過引入鎢和光對鎳位點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同調(diào)制而產(chǎn)生的，這提供了所需的吸附行為和高吸附性能。電化學(xué)活性表面積。研究發(fā)現(xiàn)，W組分的引入促進(jìn)了W-O-Ni(Ni3+)物種的形成，為甲醇提供了更強(qiáng)的吸附位點(diǎn)。這導(dǎo)致吸附的甲醇和 OH* 之間產(chǎn)生甲酸的新反應(yīng)路徑。隨著光的應(yīng)用，光生空穴促進(jìn)殘余 Ni2+ 氧化成 Ni3+ 物質(zhì)，這為 MOR 提供了額外的形成 NiOOH 位點(diǎn)。結(jié)論是引入鎢和光可以有效地大大增強(qiáng)甲醇電氧化。該工作對于應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的電合成方法構(gòu)建雙金屬/石墨烯復(fù)合材料以及光電協(xié)同催化MOR具有重要的指導(dǎo)意義。
圖1. NiW/石墨烯(NiW/G)合成工藝示意圖。
圖 2 (a) XRD譜圖，(b) 1000cm−1–3000cm−1 分段拉曼光譜，(c) 300cm−1–900cm−1 分段拉曼光譜，(d) CV曲線準(zhǔn)備好的樣品。
圖3. (a) Ni/G、NiW/G 和 NiW/G 光的 Ni 2p XPS 光譜； (b) W/G、NiW/W 和 NiW/G 光的 W4f XPS 光譜； (c) Ni/G、W/G 和 NiW/G 的 O2s XPS 譜。
圖 4. W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c)、NiW-G-light (d) 的代表性 HRTEM 顯微照片。
圖5. （a）CV（面積活性）、（b）相應(yīng)的過電位、（c）EIS曲線、（d）電化學(xué)活性表面積（ECSA）和（e）所制備樣品用于MOR的光電流測試，（f）NiW/G催化劑在1.44V恒定電位下的計(jì)時(shí)電流曲線。
圖 6. (a) 所制備樣品的甲醇-TPD 曲線和 (b) 基于典型阿倫尼烏斯圖計(jì)算的 Ea 值。
圖 7. 不同電位下 MOR 在 W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c) 和 NiW/G-light (d) 上的原位 FTIR 光譜。
圖 8. 不同電位下 OER 和 MOR 所制備樣品的波特圖。
圖 9. (a) MOR 相對于 NiW/G 和 Ni/G 的擬議機(jī)制； (b) 為 MOR 準(zhǔn)備的樣品的擬議反應(yīng)位點(diǎn)。
相關(guān)科研成果由山西師范大學(xué)Jianfeng Jia等人于2024年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415）上。原文：Insights into synergetic modulation of nickel sites over graphene by introducing tungsten and light for efficient methanol electrooxidation
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
