【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在金屬合金、新能源材料、生物醫(yī)療材料與器件等領(lǐng)域中，使役材料表面與環(huán)境之間普遍存在的反應(yīng)往往會(huì)極大影響材料穩(wěn)定性和應(yīng)用性能。因此，探索材料表面與環(huán)境的相互作用規(guī)律、微觀機(jī)理和有效調(diào)控是亟待系統(tǒng)解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和前沿交叉科學(xué)研究中心的理論研究人員與寧波大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)緊密合作，探索過(guò)渡金屬磷化物這種典型防腐電鍍涂層材料在長(zhǎng)效穩(wěn)定水解催化方面的應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)記錄的雙功能水解反應(yīng)活性(即析氫和析氧)，并發(fā)現(xiàn)了決定其優(yōu)異催化穩(wěn)定性和水解性能的表面自適應(yīng)鈍化機(jī)理。
研究人員設(shè)計(jì)的 Ni2P-Fe2P 納米異質(zhì)結(jié)材料在析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)中展現(xiàn)出卓越性能，在寬電流密度范圍(10~200mA cm-2)內(nèi)均實(shí)現(xiàn)了極低的過(guò)電位、快速的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)(Tafel 斜率分別為 77.1 mV dec-1和 58.6 mV dec-1)以及領(lǐng)先的穩(wěn)定性-過(guò)電位綜合性能。研究人員進(jìn)一步揭示了其優(yōu)異性能源于材料表面存在的顯著協(xié)同效應(yīng)，包括表面自適應(yīng)鈍化反應(yīng)(氫化與氧化)、界面電子轉(zhuǎn)移以及界面協(xié)同傳質(zhì)等關(guān)鍵微觀機(jī)制。這一機(jī)理不僅清晰闡釋了過(guò)渡金屬磷化物在催化服役過(guò)程中表面自適應(yīng)鈍化過(guò)程及其對(duì)催化機(jī)理與性能的重要影響，而且提供了材料自適應(yīng)環(huán)境提高服役穩(wěn)定性的新思路。
相關(guān)研究成果已經(jīng)以“Dual-site catalysis in Ni-Fe phosphides: understanding the bifunctional mechanism for water splitting”為題發(fā)表在國(guó)際期刊Small上(DOI: 10.1002/smll.202502054)，寧波大學(xué)碩士生秦夢(mèng)媛和寧波材料所博士生葉錦濤為共同第一作者，寧波材料所黃良鋒研究員和寧波大學(xué)辛星副教授為通訊作者。本項(xiàng)成果獲國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(22272192、U21A20127、51901106)和寧波市重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2022Z09)的資助。
表面自適應(yīng)氫/氧化理論及其性能的實(shí)驗(yàn)表征
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