为电解水制氢、污水处理提供新思路！学术资讯

来源：材料科学与工程

导读：本文制备得到了原位生长在钛网上的具有高氧化态的多孔自交联CoS2材料（P-CoS2/Ti），其在碱性条件下具有优异的析氢（HER）以及尿素氧化（UOR）催化性能，这为电解水制氢以及污水处理提供了新思路。

氢气作为一种储量丰富、高质量能量密度的清洁环保能源，具有很好的发展前景。在众多的制氢方法中，电解水制氢更为环保、高效。然而，阳极析氧反应（OER）为四电子反应，反应动力学十分缓慢，从而导致其较高的过电位。这种高过电位限制了电解水制氢的大规模实际应用。电解较易氧化的物质如甲醇、乙醇、甘油、联氨、尿素等水溶液可以有效地降低电化学障碍。其中，尿素是一种廉价的可再生电氧化物质，且其电解氧化的理论电极电位仅为0.37 V。因此，电解尿素可以达到比水更高的能量转换效率。此外，尿素氧化反应也可用于处理尿素引起的水污染。但UOR是一个六电子转移过程，其气体逸出步骤复杂，动力学较慢。因此，为降低UOR的过电位，急需高性能的电催化剂。IrO2和RuO2等贵金属是目前较好的UOR电化学催化剂，但其高成本和低丰度限制了其广泛应用。

针对以上问题，青岛科技大学宋晓明课题组报道了一种简单的三步法（包括水热合成，强碱蚀刻和低温硫化），以获得原位生长在钛网上的多孔自交联CoS2 (P-CoS2/Ti)材料。此材料在电催化过程中表现出优异的双功能催化活性和高稳定性：在10 mA/cm2 的电流密度下，HER的过电位仅91 mV，UOR的标准氢电位仅1.243 V。另外，当P-CoS2/Ti同时作为尿素分解的正极和负极时，仅需1.375 V即可达到10 mA/cm2 的电流密度。此工作近日以“Ti-Mesh supported porous CoS2 nanosheet self-interconnected networks with high oxidation states for efficient hydrogen production via urea electrolysis”为题发表于国际知名期刊《Nanoscale》上。

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