Ilustración esquemática y caracterización física de S, N nanopartículas de núcleo-capa encapsuladas en nanotubos de carbono codopadas (CoS2 @ Co). Crédito:© Science China Press
La división electroquímica del agua es una estrategia favorable para producir H de alta pureza. 2 . Los principales catalizadores actuales para la electrólisis del agua son metales preciosos (Pt, RuO 2 , IrO 2 ), que poseen una actividad catalítica superior, sobrepotencial relativamente bajo y cinética catalítica favorable, pero su alto costo y la escasa estabilidad del ciclo siguen siendo inasequibles. Por lo tanto, Los investigadores buscan un nuevo tipo de catalizador de producción de hidrógeno de bajo costo, alta actividad catalítica y alta estabilidad.
Debido a su bajo costo, gran abundancia, y buena conductividad eléctrica, el metal de transición Co y sus derivados se han mostrado muy prometedores en electrocatálisis. Sin embargo, la estabilidad ha sido un gran problema debido a sus elevadas actividades químicas. Para abordar este asunto, La encapsulación de nanopartículas de Co en una capa de carbono se ha propuesto como una estrategia eficaz para heredar la alta actividad electrocatalítica del metal de transición y prevenir aún más su corrosión por el duro entorno electrolítico. Al ajustar la composición del metal y la estructura de las capas de carbono, las propiedades catalíticas de estos compuestos se pueden regular.
Recientemente, El grupo de Liu Zhao-Qing de la Universidad de Guangzhou informa sobre un catalizador bifuncional:los iones de cobalto de metal de transición indujeron el crecimiento propio de nanotubos de carbono dopados con nitrógeno, que se vulcanizan adicionalmente para incorporar azufre en la estructura de los nanotubos de carbono. Los materiales obtenidos (S, N-CNTs / CoS 2 @Co) exhiben un excelente desempeño HER y REA. Como cátodo y ánodo, S, N-CNTs / CoS 2 @Co puede disociar rápidamente moléculas de agua para producir gases de hidrógeno y oxígeno, requiriendo solo 1.633 V para alcanzar una densidad de corriente de 10 mA cm-2, y también se observa una fuerte estabilidad bajo diversas corrientes de funcionamiento.
Ilustración esquemática del mecanismo de la división general del agua con su rendimiento catalítico y prueba de estabilidad. Crédito:© Science China Press