碳基材料在电催化析氢反应中的应用 |
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引用本文: | 张泽霞,吕瑞涛,黄正宏,康飞宇.碳基材料在电催化析氢反应中的应用[J].新型炭材料,2019(2). |
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作者姓名: | 张泽霞 吕瑞涛 黄正宏 康飞宇 |
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作者单位: | 清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室;新疆师范大学物理与电子工程学院;清华大学深圳研究生院 |
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摘 要: | 氢作为一种高燃烧热值的清洁能源载体,对于解决当前日益严峻的能源短缺和环境污染问题具有重要意义。与传统的化石燃料(如天然气、煤)重整制氢相比,电催化分解水作为一种清洁可再生的制氢工艺具有重要的应用前景。但目前常用的电解水析氢反应(HER)催化剂多为贵金属基(如Pt)材料,储量稀少且成本高昂,因此开发低成本、高活性的非贵金属HER催化剂是当前该领域研究面临的重要挑战。本文综述了近年来碳基材料用于HER催化研究的相关进展。根据碳基材料在HER催化剂中扮演的功能将其分为两大类:活性相和复合相。作为活性相时,通过异质原子掺杂等方式激活其本征活性,直接应用于催化析氢反应;作为复合相时,其作用有导电基底、高分散载体、耐腐蚀防护层等,通过协同增强效应,提高复合催化剂的整体活性,目前个别非贵金属催化剂的活性几乎可以与Pt基催化剂相媲美。本文总结了这些新型碳基HER催化剂的研究进展及其性能调控策略,并对未来开发低成本、高效率的HER催化剂的探索方向进行了展望。
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