[00036268]強耦合作用鋁基金屬雜化材料研究

新能源轉換和儲存技術是當今世界解決目前化石 能源危機和環境污染問題的核心途徑。廉價的電解水 產氫催化劑和高容量的儲能材料成為大規模推廣此類 新能源技術的關鍵。對于電解水產氫而言，貴金屬鉗 基催化劑的產氫活性最好，但其資源有限，無法推廣 使用。相比而言，非貴金屬鋁基材料以其特殊的理化 性質表現出優異的分解水制氫活性，但存在導電性低 及材料團聚問題，這導致材料活性位點暴露少和穩定 性差等問題。為了解決這些挑我性問題，近日，北京 大學工學院研發團隊提出了一種具有強耦合作用鋁基 金屬雜化材料的制備新策略提升電催化產氫性能，并 發現強耦合材料對于儲鈉展現了優異的容量、倍率和 穩定性。目前的工作首先是制備具有多級空心結構的鋁基 金屬螯合物，通過燃燒原位轉化的方法制備一系列鋁 基化合物(包括MoP, M0S2, Mo2C和MoO2 )與碳空心基底之間具有強耦合相互作用的雜化材料。多級碳 空心結構(HCSs)具有較大的表面積，優異的導電性及 結構穩定性等特點，成為最佳的復合材料基底。通過原 位轉化得到的超小鋁基活性材料與碳空心基底材料強烈 耦合，有效提高材料的導電性和穩定性。電催化產氫測 試表明MoP@HCSs在酸性溶液和堿性溶液中均具有優 異的析氫反應活性和穩定性。另外研究發現，M0S2/C HCSs作為鈉離子電池負極材料，表現出優異的電化學 性能。在4 A/g電流密度進行充/放電循環1000圈， 其容量依舊高達410 mAh/g。這種獨特的碳納米片上生 長MoS2納米片結構可以縮短離子傳輸路徑，多級碳空心結構有效提高電子傳輸性能和緩解充放電過程中應力 的變化，同時這種強相互耦合作用可以避免MoS2納米 片層結構的團聚，有效提高電極材料的倍率性能和循環 壽命。該工作為下一代新型高性能能源材料的設計提供 了新策略和指導思路。