近日,深圳大學化學與環境工程學院何傳新課題組在能源催化方面取得重要進展,研究成果以“High-Performance Overall CO2 Splitting on Hierarchical Structured Cobalt Disulfide with Partially Removed Sulfur Edges”為題發表在化學材料領域頂級雜志《Advanced Functional Materials》(JCR一區,影響因子15.621)。課題組碩士生韓振和胡琪博士是論文的共同第一作者,深圳大學何傳新教授為通訊作者,深圳大學為唯一通訊單位。
在該項工作中,研究人員以氫氧化鈷納米片陣列作為模板,合成了具有多級結構的二硫化鈷(CoS2)納米籠(如二維CoS2納米片陣列上的三維空心CoS2納米籠網絡),作為高效的二氧化碳全反應催化劑。研究發現,通過溫度控制可以部分移除邊緣硫結構,從而抑制析氫副反應(HER)。DFT計算表明,CoS2的平面硫具有高CO2RR活性,但是低HER活性,是理想的CO2RR活性位點。令人印象深刻的是,該多級納米籠可以同時作為陰極和陽極催化劑用于CO2電催化全反應,在接近中性的電解質中,電壓為1.92 V時達到1 mA cm-2的電流密度,是目前的文獻報道中最佳的雙功能電催化劑。在上述基礎上研究人員將催化劑與擴散電極器件結合,研究催化劑在大電流工作下的穩定性和使用壽命,探索其在二氧化碳電催化轉化中的應用。