人們熱切期望高活性和穩定的（光）電催化劑能夠克服甲醇氧化反應（MOR）中的高能障礙。通過簡單的自行設計的電合成方法制備了NiW/石墨烯（NiW/G）雜化物。在電合成過程中，既實現了大塊石墨剝離為石墨烯，又實現了多價NiW雙金屬前驅體的生成。這種復合材料對 MOR 顯示出優異的光電催化性能。對于NiW/G-light，其面積活度（峰值電流）和質量活度（峰值電流）分別高達343.4mAcm−2和5960.7mAmg−1，遠高于NiW/G、Ni/G和W /G。 Operando電化學阻抗譜、原位傅里葉變換紅外光譜和其他非原位技術表明，NiW/G-光的優異MOR性能是通過引入鎢和光對鎳位點進行協同調制而產生的，這提供了所需的吸附行為和高吸附性能。電化學活性表面積。研究發現，W組分的引入促進了W-O-Ni(Ni3+)物種的形成，為甲醇提供了更強的吸附位點。這導致吸附的甲醇和 OH* 之間產生甲酸的新反應路徑。隨著光的應用，光生空穴促進殘余 Ni2+ 氧化成 Ni3+ 物質，這為 MOR 提供了額外的形成 NiOOH 位點。結論是引入鎢和光可以有效地大大增強甲醇電氧化。該工作對于應用自行設計的電合成方法構建雙金屬/石墨烯復合材料以及光電協同催化MOR具有重要的指導意義。
圖1. NiW/石墨烯(NiW/G)合成工藝示意圖。
圖 2 (a) XRD譜圖，(b) 1000cm−1–3000cm−1 分段拉曼光譜，(c) 300cm−1–900cm−1 分段拉曼光譜，(d) CV曲線準備好的樣品。
圖3. (a) Ni/G、NiW/G 和 NiW/G 光的 Ni 2p XPS 光譜； (b) W/G、NiW/W 和 NiW/G 光的 W4f XPS 光譜； (c) Ni/G、W/G 和 NiW/G 的 O2s XPS 譜。
圖 4. W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c)、NiW-G-light (d) 的代表性 HRTEM 顯微照片。
圖5. （a）CV（面積活性）、（b）相應的過電位、（c）EIS曲線、（d）電化學活性表面積（ECSA）和（e）所制備樣品用于MOR的光電流測試，（f）NiW/G催化劑在1.44V恒定電位下的計時電流曲線。
圖 6. (a) 所制備樣品的甲醇-TPD 曲線和 (b) 基于典型阿倫尼烏斯圖計算的 Ea 值。
圖 7. 不同電位下 MOR 在 W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c) 和 NiW/G-light (d) 上的原位 FTIR 光譜。
圖 8. 不同電位下 OER 和 MOR 所制備樣品的波特圖。
圖 9. (a) MOR 相對于 NiW/G 和 Ni/G 的擬議機制； (b) 為 MOR 準備的樣品的擬議反應位點。
相關科研成果由山西師范大學Jianfeng Jia等人于2024年發表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415）上。原文：Insights into synergetic modulation of nickel sites over graphene by introducing tungsten and light for efficient methanol electrooxidation
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415
轉自《石墨烯研究》公眾號
