新聞網(wǎng)訊 近日，物理科學學院新能源科學與工程專業(yè)2020級本科生陳漢陽在中科院1區(qū)TOP期刊Small（影響因子13.3）以第一作者身份發(fā)表了題為“Constructing CoO/Mo2C Heterostructures with Interfacial Electron Redistribution Induced by Work Functions for Boosting Overall Water Splitting（構建由功函數(shù)誘導界面電子再分布的氧化鈷/碳化鉬異質結構促進整體水分解）”的研究論文（Small, 2023, 2304086）。紡織服裝學院副教授楊磊與物理科學學院教授龍云澤同為該論文的通訊作者。
為了滿足現(xiàn)代社會的能源需求，尋求可持續(xù)、清潔和高效率的能源生產(chǎn)尤為重要。電解水是一種高效的可持續(xù)氫生成途徑，被認為是未來可再生能源生產(chǎn)、儲存和使用的有效方法。電解水由兩個半反應組成，分別是陰極析氫HER和陽極析氧OER。其中HER是兩電子轉移反應，而OER是一個四電子-質子耦合反應，需要更高的能量（更高的過電位）。由于存在HER和OER過電位，水的實際分解電壓遠高于理論分解電壓1.23V。高效催化劑的設計和合成是提高水電解制氫能效的關鍵。目前最有效的催化劑是貴金屬銥和釕的氧化物，但其稀缺性和高成本嚴重限制了其大規(guī)模應用。近年來，具有顯著催化活性的材料，如鈣鈦礦、尖晶石、層狀結構類型材料、金屬硫族化物、金屬氮族化物、金屬有機化合物、非金屬電催化劑等已被大量報道。
功函數(shù)誘導內建場驅動的異質結構空間電荷轉移可以調節(jié)催化劑的電子結構以提高催化活性。該論文采取了一種新的自上而下的策略構建外延異質結催化劑CoO/Mo2C，其界面電子再分配誘導的功函數(shù)用于降低HER和OER過電位，提高整體水分解。理論模擬和實驗結果表明，功函數(shù)誘導的內建場通過在CoO/Mo2C界面形成的“Co─C─Mo”鍵促進了電子從CoO向Mo2C的轉移，實現(xiàn)了界面電子的重新分布，進一步優(yōu)化了原始反應步驟的吉布斯自由能，從而加速了析氫反應HER動力學。正如預期的那樣，具有界面效應的CoO/Mo2C表現(xiàn)出優(yōu)異的析氫反應HER催化活性，僅需要107 mV的過電位即可達到10 mA cm?2，并且連續(xù)穩(wěn)定催化60小時。此外，組裝的CoO/Mo2C表現(xiàn)出優(yōu)異的整體水分解性能（10 mA cm?2條件下HER和OER的過電位分別為107和250 mV，水的實際分解電壓為1.58V）。這一工作為基于內電場引起的界面效應設計材料提供了一種新的可能性，并可應用于其它領域。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202304086
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