南京大學《AFM》,高效脫硫同時析氫,自清潔電極!

硫化物氧化反應是電化學脫硫和硫基電池的覈心步驟之一。然而,硫鈍化嚴重阻礙了脫硫和硫電池的電化學效能。本文報導了對硫物種具有弱相互作用的電催化劑的疏硫現象的發現。研製了一種自清潔NiS2電極,避免了SOR過程中固體硫長期困擾的鈍化問題。通過將HER和SOR耦合,證明了高效脫硫和同時制氫。

硫化物氧化反應(SOR)是許多重要應用的中心步驟,如電化學脫硫、H2S回收、硫基電池等。硫化物氧化反應是電化學脫硫和硫基電池的覈心步驟之一。然而,硫鈍化嚴重阻礙了脫硫和硫電池的電化學效能。

本文報導了對硫物種具有弱相互作用的電催化劑的疏硫現象的發現。研製了一種自清潔NiS2電極,避免了SOR過程中固體硫長期困擾的鈍化問題。此外,硫空位被改造成NiS2晶格,合成v-NiS2用於析氫反應(HER)。由此產生的晶格膨脹和電子再分佈可以將吸附的氫調節到接近熱中性的狀態,使得HER具有高催化活性。通過將HER和SOR耦合,證明了高效脫硫和同時制氫。雙功能NiS2實現了這種一石二鳥的策略,以卓越的能效(1.05 gsulfurWh-1)實現了連續電化學脫硫。作為一般設計原則,疏硫電催化劑可以通過最小化充電期間S8的鈍化來改善鋰硫電池的效能。簡而言之,電催化劑和硫物質之間的介面相互作用在本文被系統地研究,並且顯著提高SOR的電化學效能。

論文連結:

https://doi.org/10.1002/adfm.20210192

綜上所述,本文提出了一種疏硫策略來减少固硫在脫硫過程中長期存在的鈍化問題,這種鈍化由於效率低、能耗高而阻礙了電化學脫硫的實際應用。通過理論和實驗研究電催化劑與硫物種之間的介面相互作用,本文發現黃鐵礦NiS2的疏硫電催化劑可以實現自清潔電解,從而避免脫硫過程中的電壓跳變。還原程度越高的Ni-S鍵越有利於電子從硫物種轉移到催化劑。系統分析表明,固體硫的鈍化由於NiS2催化劑表面的排斥效應而被徹底抑制。此外,硫空位被設計到NiS2中,由於中間間隙狀態而提高其電子電導率,並調節吸附的氫達到熱中性狀態,囙此產生用於HER的v-NiS2的高效電催化劑。通過將HER和SOR配對,我們可以同時實現電化學脫硫和制氫。

圖1|脫硫和析氫的疏硫設計示意圖。

圖2|硫物質和固體表面間介面相互作用的表徵。

圖3|NiS2和v-NiS2的形態和結構特徵。

圖4|SOR的電化學表徵和鈍化分析。

圖5|釩-鎳鈦酸鹽作為HER催化劑的電化學表徵及理論分析。

圖6|使用雙功能NiS2同時脫硫和析氫示意圖。

本文來自微信公眾號【材料科學與工程】,未經許可謝絕二次轉載至其他網站,如需轉載請聯系微信公眾號mse_material

本文版權歸原作者所有,文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系,我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理!

資料標籤: 脫硫 電化學 鈍化 科普
本文標題: 南京大學《AFM》,高效脫硫同時析氫,自清潔電極!
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656057209661376
相关資料
侯劍輝等人Joule,有機太陽能電池的效能穩定性難題
在高效系統中,大多數使用BTP-4F及其類似物作為受體。北卡羅萊納州立大學HaraldAde和化學所侯劍輝等人確定了七種BTP類似物的熱轉變溫度以開發Tg-結構框架。研究結果指出了一個未解决的分子設計難題,即如何使用基於BTP的受體同時實現
標籤: 有機太陽能電池
蘭州大學冰凍圈科學團隊發現地球冰凍圈年均縮小8.7萬平方公里
在全球氣候變暖背景下,冰凍圈是氣候變化最敏感圈層之一。冰凍圈是世界上最大的淡水資源庫。冰凍圈的變化對於地氣系統能量交換、水資源、生態、灾害過程等產生重要影響。所以探究冰凍圈變化對於氣候變化響應顯得尤為重要。蘭州大學資源環境學院張廷軍教授團隊
標籤: 科學
南農大吳益東教授團隊破譯甜菜夜蛾P450介導阿維菌素抗性新機制
甜菜夜蛾是一種間歇性暴發成灾的全球性害蟲,由於長期依靠噴灑殺蟲劑進行防治,該害蟲已對包括阿維菌素在內的多種殺蟲劑產生了高水准抗藥性。
標籤: 阿維菌素 甜菜夜蛾 殺蟲劑 科普
【Nature】高等植物不受精,也可產生種子
2020年8月15日,中國科協公佈了10個對科學發展具有導向作用的科學問題和10個對科技和產業具有關鍵作用的工程難題。無融合生殖是一種不發生雌雄配子核融合而產生種子的一種無性繁殖過程。
標籤: 減數分裂 基因合成 種子植物 水稻品種 融合基因 突變理論