2248 / 2019-03-03 14:21:56

超浸润微纳结构化电极在气体参与的电催化反应中的应用

超浸润,电催化

电催化 > 氧还原和氧析出

气体参与的电化学反应主要包括：气体“溢出”和气体“吸收”反应，二者是影响电催化效率及相应器件性能的关键因素。对于气体溢出的电催化反应，产生的气泡如果不能及时离开电极表面，就会积聚成气膜覆盖在电极表面，减小有效的催化面积，增加电解质扩散阻力和极化效应，最终导致能量损耗增加。我们通过构筑一系列有序的微纳结构（MoS2, Pt和Cu等）得到了不同的水下超疏气电极分别用于析氢、析氧反应等。这类超疏气电极对气体有很小的粘附力，降低了气体从电极表面溢出的阈值，减少了电解质的扩散阻力同时能够很好地保持三相界面的稳定性，对于提高电催化具有重要的意义。另一方面，在气体消耗反应中，通常会面临气体在电解液中的溶解度不够，导致电催化性能不能充分发挥。通过构筑微纳结构“超亲气”电极，使气体能够通过气体扩散层快速到达电极表面从而提高“耗气”反应的电催化效率。因此，构筑有序微纳结构，实现电极表面的超浸润，有助于实现快速的气体传输以提高电催化的效率和工作稳定性。