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论论资讯 ｜ 2023-10-27 ｜
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Applied Catalysis B: Environmental
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Immobilization of Co nanoparticles into N-doped carbon nanotube on g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> via coordination-polymerization integrated strategy for efficient H<sub>2</sub> evolution reaction at all pH values
Yan X.; Zhang C.; Hu J.; Zhou Y.; Lv Z.
Published：2024-03-01
DOI：10.1016/j.apcatb.2023.123354
研究背景
随着社会的发展，环境问题越来越引起人们的关注。其中，氢气作为一种清洁能源备受关注，因为它不会产生二氧化碳等有害气体。但是，制备高效、稳定的催化剂仍然是一个挑战。因此，研究人员一直在寻找一种高效的方法来制备氢气催化剂，以应对环境问题。
研究内容
最近，一项名为“通过协同聚合一体化策略将Co纳米颗粒固定在N掺杂碳纳米管上，与g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>结合，实现在所有pH值下高效的H<sub>2</sub>发生反应”的研究在应用催化B：环境杂志上发表。研究人员通过一种协同聚合一体化策略，首次制备了Co @ N-CNT @ g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>结构，该结构在所有pH值下具有高效的氢发生反应。在这种结构中，Co纳米颗粒被封装在碳纳米管的顶端，碳纳米管生长在g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>上，从而将Co颗粒和g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>连接起来。更重要的是，Co颗粒、碳纳米管和g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>同时组装在一起，构建了一个紧密的集成界面，从而提高了电子传输效率。电化学测试表明，该结构具有高催化活性，在1 M KOH、0.5 M H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>和1.0 M磷酸盐缓冲液（PBS）中，分别驱动10 mA cm<sup>−2</sup>的过电位为61、145和170 mV。此外，Co @ N-CNT @ g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>表面的Co吸附氢的吉布斯自由能（∆G<sub>H</sub>*）仅为-0.13 eV，有利于H<sub>2</sub>的形成。
研究意义
这项研究首次提出了一种协同聚合一体化策略，成功制备了高效的氢气催化剂。与传统方法相比，这种方法可以更好地控制催化剂的结构和性能，以实现更高的催化效率。此外，该研究还为制备高效、稳定的氢气催化剂提供了新的思路和方法，有望在未来的清洁能源领域发挥重要作用。
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