異金屬鈦氧簇的制備方法及應用

新材料及其應用

本成果是一種異金屬鈦氧簇的制備方法及應用。首先以丁二酮肟、2 ,3?吡啶二羧酸、無水氯化鈷和異丙醇鈦等化學物為原料，通過開發的溶劑熱反應制備出{TiCo}作為全水解雙功能電催化劑，{TiCo}團簇具有大環梯形結構，不僅可以暴露更多的催化活性位點，而且可以有效地接觸電解液，促進O2和H2的產生。在制備過程中通過特殊工藝加入碳布或泡沫鎳材料作為活性材料的載體，然后將{TiCo}分散在乙醇和Nafion溶液中的混合物直接滴涂在碳布或泡沫鎳上，可直接制得工作電極，便于后續應用或測試。

目前最有效的HER和OER電催化劑分別是鉑基材料、Ir或Ru基氧化物，然而貴金屬催化劑的稀缺性和高成本嚴重限制了其實際應用，因此開發基于地球豐富元素的高效電催化劑，對于水電解大規模生產H2具有重要意義，在廉價金屬催化劑中，Co基催化劑具有可變的價態以及較低的水氧化過電位，但是卻容易發生團聚和分離，這極大地影響了催化劑的使用壽命，為了解決催化劑穩定性差的問題，研究團隊利用二氧化鈦與活性金屬之間的協同作用，有效地提高催化效果，在電催化制氫領域具有廣泛的應用前景，解決了現有市場上有關于金屬摻雜鈦氧簇的合成不容易，且穩定性差的問題。

本成果制備的催化劑原料成本低、穩定性好、制作簡單、時間短且容易合成，在常溫常壓反應，對設備要求低，同時具有高效的雙功能電催化水分解HER(析氫)/OER(析氧)的性能，有較大的市場前景。

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