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木质素磺酸钠衍生S/N共掺杂电催化剂结构调控与OER性能研究

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析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)是电催化水分解能源转化过程的核心与速控步骤,较高的反应能垒导致动力学缓慢,限制了整体效率.本文基于可再生的木质素磺酸钠原料,依次采用氧化氨解、配位自组装、原位碳化制备了双金属硫化物Co9S8-Ni3S2/SN-C催化剂,表现出优异的电催化OER性能.结合全面表征明确了氧化氨解得到的酰胺基团改性木质素磺酸钠与金属间的络合结构,并揭示了前驱体在热解碳化过程中的结构演变机制,以及活性中心Co9S8-Ni3S2的形成过程.在改性木质素衍生碳的强结合作用下,金属分散度提高.Co9S8-Ni3S2二者的紧密作用以及N对碳载体的缺陷掺杂,有效调控催化剂表面电子结构,优化中间体的吸附,进而提升了电催化OER反应性能.当氧化氨解过程中m(H2O2)/m(LS)=1.5时,Co9S8-Ni3S2/SN-C催化剂的OER活性最高,在50 mA·cm-2的电流密度下,相比商业催化剂Ru/C(420 mV)具有更低的过电位(350 mV).该工作为木质素碳材料的定向调控以及高效稳定OER电催化剂的开发提供了新思路.
Structure Engineering of Lignosulfonate-derived S/N Co-doped Catalyst for Electrocatalytic OER Performance

ligninoxidative ammonolysiselectrocatalytic water splittingoxygen evolution reactiontransition metallic sulfide

王晓菲、薛李静、周海潮、林绪亮、邱学青

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化学与精细化工广东省实验室 揭阳分中心,广东 揭阳 515200

广东工业大学 轻工化工学院,广东 广州 510006

广东工业大学 广东省植物资源生物炼制重点实验室,广东 广州 510006

木质素 氧化氨解 电解水 析氧反应 过渡金属硫化物

国家自然科学基金国家自然科学基金广东省重点领域研发计划

22038004221780692020B1111380002

2023

10.12052/gdutxb.230132

广东工业大学学报
广东工业大学

广东工业大学学报

影响因子：0.628
ISSN：1007-7162
年,卷(期)：2023.40(6)
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