ChemCatChem:Ni3S2/MoS2空心球结构的有效控制及其高析氧性能

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通过选取不同的三嵌段共聚物表面活性剂作为软模板,实现对空心球结构的有效控制,克服了空心球难以制备、易变形、分布不均匀的难题。采用一步水热法,以P123作为最佳软模板,实现了在泡沫镍上原位合成形貌可控的Ni3S2/MoS2多孔空心球,具有最优的催化析氧性能。



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空心球结构由于其特殊的形貌、较高的比表面积在催化、锂离子电池、气体传感器、生物医学等领域引起了广泛关注。制备空心球结构通常采用模板法,包括硬模板法、软模板法。然而,在制备过程中去除硬模板非常困难,常用的化学刻蚀和热烧结等去除方法步骤较为复杂且不环保。相比之下,软模板容易去除,但也容易变形,从而导致空心球结构分散性差、形貌不稳定等问题。因此,寻找合适的软模板对于合成理想的空心球结构至关重要。目前,常用的制备空心球结构的软模板有表面活性剂、聚合物囊泡、聚合物聚集体、乳液液滴、气泡等,其中,非离子表面活性剂是一种常见的表面活性剂,由于其稳定性高、原料来源丰富、相容性好、适用pH范围广等优点,是软模板材料的选择之一。尽管近年来已经有了一些基于表面活性剂的模板来控制空心球的形态、均匀性和尺寸的研究,但由于胶束和囊泡的稳定性和结构受到溶液离子强度和溶剂极性等许多因素的影响,空心球结构的控制仍然是一个很大的挑战。由于模板选择的不合适,通常会导致空心球结构的严重变形和不均匀分布。


针对以上问题,西安交通大学张锦英教授课题组报道了一种可控的原位制备空心球结构的方法,通过一步水热法,在泡沫镍上原位制备出Ni3S2/MoS2多孔空心球。以非离子表面活性剂作为软模板,通过不同的软模板对空心球结构的形貌与分布进行调控。与具有相同亲水基、疏水基的三嵌段共聚物表面活性剂L31和F127相比,以P123作为软模板制备得到分布均匀、活性位点更多的多孔空心球结构,具有最优的催化析氧性能。由P123软模板在泡沫镍上制备的Ni3S2/MoS2空心球整体电极在50 mA cm-2100 mA cm-2的电流密度下分别得到314 mV和337 mV的较低过电位,以及57 mV dec-1的低Tafel斜率和优异的长期稳定性。

文信息

Effective controlling of Ni3S2/MoS2 porous hollow spheres on Ni foam by non-ionic surfactant micelles for oxygen evolution reaction

Xuequan Xu, Prof. Jinying Zhang, Na Yang, Xuewen Zhao, Mengyue Gu, Prof. Yonghong Cheng, Prof. Chunming Niu

文章第一作者为博士生许雪荃


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202200469




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