催化劑catalyst

1、催化劑催化劑catalyst北京科技大學(xué) 方志Catalyst金屬簇催化劑金屬簇催化劑 “金屬金屬-絕緣體絕緣體-半導(dǎo)體半導(dǎo)體”催化劑催化劑 介孔的納米棒催化劑介孔的納米棒催化劑析氫反應(yīng)催化劑析氫反應(yīng)催化劑4123不同類(lèi)型的催化劑在不同領(lǐng)域的應(yīng)用不同類(lèi)型的催化劑在不同領(lǐng)域的應(yīng)用皇冠寶石結(jié)構(gòu)的皇冠寶石結(jié)構(gòu)的Au-Pd納米簇催化劑納米簇催化劑在催化葡萄糖氧化上具有很高的活性在催化葡萄糖氧化上具有很高的活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備 1 H. Zhang, T. Watanabe, M. Okumura, M. Haruta, et al., C

2、atalytically highly active top gold atom on palladium nanocluster. Nat. Mater. 11 (2012) 49-52.制備制備3Pd + 2Au3+ = 2Au + 3Pd2+將HAuCl4(20 mL, 0.135 mM)溶液加到Pd147原子簇的膠體分散系(50 mL, 0.66 mM)中，在N2的保護(hù)下，100水浴加熱30min，得到透明褐色的分散體。原理原理催化催化催化氧化催化氧化HO2將葡萄糖氧化成葡萄將葡萄糖氧化成葡萄糖酸，并生成糖酸，并生成H2O2，并在，并在該催化劑的作用下分解該催化劑的作用下分解形成頂點(diǎn)形

3、成頂點(diǎn)Au由于由于Pd147納米簇頂點(diǎn)處的納米簇頂點(diǎn)處的自由能最高，所以頂點(diǎn)處自由能最高，所以頂點(diǎn)處的的Pd首先被首先被Au取代取代HO2形成形成帶負(fù)電荷的頂點(diǎn)帶負(fù)電荷的頂點(diǎn)Au原子將原子將電荷轉(zhuǎn)移給了電荷轉(zhuǎn)移給了O2生成生成了了HO2高負(fù)電荷高負(fù)電荷形成的頂點(diǎn)形成的頂點(diǎn)Au原子由于周原子由于周?chē)鷩鶳d的電子供給而帶高負(fù)的電子供給而帶高負(fù)電荷，從而具有高催化活電荷，從而具有高催化活性性影響因素影響因素Au原子在原子在Pd納米簇上取納米簇上取代的位置代的位置活性順序活性順序2.edge Au atom1.top Au atom3.face Au atom理論應(yīng)用手段理論應(yīng)用手段meansconc

4、lusionAu原子是在原子是在CJ-Au/Pd NCs的頂點(diǎn)位置的頂點(diǎn)位置Pd向向Au發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，是頂點(diǎn)是頂點(diǎn)Au原子具有高負(fù)電原子具有高負(fù)電荷，直接導(dǎo)致了高活性荷，直接導(dǎo)致了高活性紫外可見(jiàn)光譜紫外可見(jiàn)光譜高傾角環(huán)形掃描透射電鏡圖高傾角環(huán)形掃描透射電鏡圖電子能量損失譜電子能量損失譜密度泛函理論計(jì)算密度泛函理論計(jì)算Pd55頂點(diǎn)Pd：-0.006Pd43Au12頂點(diǎn)Au：-0.116實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段AuPdAu/PdCJ-1CJ-2CJ-30 40000 80000 120000 160000 200000 將純Au、純Pd、Au/Pd合金、Pd和Au3+不同比例得到的三種產(chǎn)

5、物分別進(jìn)行葡萄糖氧化測(cè)試Glucose oxidation rate實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段“金屬金屬-絕緣體絕緣體-半導(dǎo)體半導(dǎo)體結(jié)結(jié)”催化劑催化劑光電催化水分解成氧氣光電催化水分解成氧氣性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備 2 J.C. Hill, A.T. Landers, J.A. Switzer, An electrodeposited inhomogeneous metalinsulatorsemiconductor junction for efficient photoelectrochemical water oxidation. Nat.

6、Mater. (2015).制備制備 先對(duì)n-Si用離子植入法進(jìn)行摻雜得到n-Si/P+型的PN結(jié)； 然后將PN結(jié)作為陰極，Ag/AgCl作為陽(yáng)極，放入PH=4的0.1M CoCl溶液中，加-1.2V電勢(shì)，電流密度10mC cm-2,，用原子層沉積法（ALD）將Co原子以一個(gè)個(gè)小島的形式沉積在PN結(jié)上； 由于在金屬沉積的過(guò)程中伴生著氫的析出，使Co的表面生成了一層Co(OH)2; 接著將該n-Si/Co電極置于堿性溶液（1M KOH）中，在100mW cm-2的光照強(qiáng)度下進(jìn)行光催化氧化，使Co(OH)2氧化成CoOOH附著在Co表面，而在n-Si和 Co層之間形成了0.5nm厚的SiOx層，便

7、得到最終的n-Si/SiOx/Co/CoOOH光電陽(yáng)極。制備制備原理原理 電子空穴對(duì)的產(chǎn)生：半導(dǎo)體結(jié)吸收光能并產(chǎn)生電子空穴對(duì)P+-Si中的載流子為空穴，n-Si中的載流子為電子； SiOx隧道效應(yīng)：SiOx層相當(dāng)于一個(gè)固態(tài)的肖特基勢(shì)壘，起到隧道結(jié)的作用，P+-Si中的載流子（空穴）就可以借助于量子隧道結(jié)效應(yīng)而穿過(guò)勢(shì)壘區(qū)，從而產(chǎn)生較大的電流； 納米級(jí)的Co/CoOOH層：Co/CoOOH層以Co為內(nèi)核CoOOH為外殼的群島形式分布在SiOx層上，收集著通過(guò)隧道穿過(guò)SiOx層的空穴，該層由于使三維的群島結(jié)構(gòu)，與水的接觸面積大大增大，H2O將電子傳給Co/CoOOH層以中和內(nèi)部的空穴而氧化為O2。

8、該電極其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)光電池，與低過(guò)電壓的水電解池相連。影響因素影響因素10mC cm-2：薄膜，一個(gè)個(gè)小島嶼的：薄膜，一個(gè)個(gè)小島嶼的Co層層200mC cm-2：厚膜，一個(gè)個(gè)大谷粒的：厚膜，一個(gè)個(gè)大谷粒的Co層層ALD電荷密度電荷密度SiOx層降低表面態(tài)密度，提高勢(shì)壘高度層降低表面態(tài)密度，提高勢(shì)壘高度(0.74eV)Co/CoOOH層以三維群島形式存在，提高了勢(shì)壘高度層以三維群島形式存在，提高了勢(shì)壘高度(0.91eV)勢(shì)壘高度的提高，可以使擊穿電壓相應(yīng)提高勢(shì)壘高度勢(shì)壘高度在一定范圍內(nèi)電流密度的大小隨著電勢(shì)的增加而增加在一定范圍內(nèi)電流密度的大小隨著電勢(shì)的增加而增加電勢(shì)電勢(shì)100mW cm-2：電

9、流密度：電流密度35mA cm-2200mW cm-2：電流密度：電流密度65mA cm-2光照光照強(qiáng)度強(qiáng)度理論應(yīng)用手段理論應(yīng)用手段利用肖特基方程式計(jì)算電容利用肖特基方程式計(jì)算電容電容越小，勢(shì)壘高度越低電容越小，勢(shì)壘高度越低n-Si/SiOx/Co/CoOOH電極的表面態(tài)電極的表面態(tài)密度很低，與電子空穴對(duì)重組最小化密度很低，與電子空穴對(duì)重組最小化相一致相一致光電化學(xué)效率光電化學(xué)效率計(jì)算計(jì)算固態(tài)測(cè)量計(jì)算固態(tài)測(cè)量計(jì)算表面態(tài)密度表面態(tài)密度計(jì)算計(jì)算實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 原子層沉積方法(atomic layer deposition)：通過(guò)控制電荷密度來(lái)控制Co膜的厚度和形狀； 光催化氧化：通過(guò)控制光強(qiáng)來(lái)控

10、制SiOx和CoOOH層的生成； 控制變量法：通過(guò)控制單一變量（電荷密度、電極結(jié)構(gòu)、電勢(shì)、光強(qiáng)、電極電勢(shì)）來(lái)測(cè)量電流密度的變化。實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段介孔材料介孔材料CeO2-CuO納米棒納米棒對(duì)對(duì)CO的氧化具有很高的催化活性的氧化具有很高的催化活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備 3 G. Chen, Q. Xu, Y. Yang, C. Li, et al., Facile and Mild Strategy to Construct Mesoporous CeO2CuO Nanorods with Enhanced Catalytic Activ

11、ity toward CO Oxidation. ACS Appl. Mater. Inter. (2015) 制備制備1、Ce2(SO4)3前驅(qū)體和NaOH的乙醇溶液在溫室條件下發(fā)生界面反應(yīng)得到介孔的CeO2納米棒；（Ce2(SO4)3先和OH-反應(yīng)生成Ce(OH)2,然后在干燥的過(guò)程中脫水生成CeO2）2、將制備好的CeO2納米棒和Cu(CH3COO)2進(jìn)行溶劑熱處理，然后放入高壓鍋120加熱12h，生成的CuO高度彌散在CeO2表面形成CeO2-CuO復(fù)合材料，任保持介孔結(jié)構(gòu)。（Cu(CH3COO)2先發(fā)生醇解生成Cu(OH)2附著在CeO2表面，然后分解成CuO）TEMTEMHAADF

12、-STEM微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)TEM and HAADF-STEM images of CeO2CuO (9 mol %) with different magnifications制備制備原理原理 O2的吸附：由于CuO的加入使CeO2-CuO的界面處產(chǎn)生了大量的氧空位，加上該介孔材料的多孔性，從而增加了CeO2-CuO對(duì)O2分子的吸附量； O2的分解：吸附的O2分解為Oads； CO的氧化：由于更多氧吸附原子的產(chǎn)生，促進(jìn)了CO的氧化。影響因素影響因素5.6 mol %9 mol %14.1 mol %1391041010336CuO%T50（CO轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)的溫度）影響因素影響因素理論應(yīng)用

13、手段理論應(yīng)用手段證明最終的材料確實(shí)為證明最終的材料確實(shí)為CeO2-CuO復(fù)合材料復(fù)合材料孔徑：由孔徑：由3.5nm的介孔和的介孔和20-160的大孔組成的大孔組成比表面積：比表面積：104m2g-1XRDBJHBET實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 先將CeO2-CuO放入反應(yīng)器中，通入純N2凈化； 然后通入混合氣體（1% CO, 10% O2, 89% N2）進(jìn)行反應(yīng)，流量50mL/min； 用在線(xiàn)紅外氣體分析儀同時(shí)測(cè)量CO、CO2、O2的含量； 改變復(fù)合材料中的CuO比例，得到不同CuO比例條件下，CO轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)一：催化活性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)一：催化活性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 將

14、CeO2-CuO樣品用于催化CO氧化，持續(xù)48h，CO轉(zhuǎn)化率仍高達(dá)81%，僅下降了10%。 將CeO2-CuO樣品在500中煅燒2h，樣品表面變粗糙，晶粒變大，但對(duì)CO氧化的催化活性基本不變。實(shí)驗(yàn)二：穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 CeO2-CuO還原峰的溫度比純CuO的低，主要是由于高度彌散、粒度細(xì)小的CuO結(jié)構(gòu)的存在； 證明了在CeO2-CuO復(fù)合材料中CuO與CeO2之間有著強(qiáng)相互作用。實(shí)驗(yàn)三：H2-TPR實(shí)驗(yàn)（氫氣程序升溫還原）過(guò)渡金屬過(guò)渡金屬二硫化物二硫化物Hydrogen Evolution Reaction（HER）晶體內(nèi)核晶體內(nèi)核非晶體外殼非晶體外殼與有機(jī)物與有機(jī)物的混合材料的混合

15、材料與石墨烯與石墨烯的混合材料的混合材料析析氫氫應(yīng)應(yīng)反反析氫反應(yīng)催化劑析氫反應(yīng)催化劑三元黃鐵礦（三元黃鐵礦（FeS2）結(jié)構(gòu)的）結(jié)構(gòu)的CoPS對(duì)對(duì)HER具有很高的催化活性具有很高的催化活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備4 M. Cabn-Acevedo, M.L. Stone, J.R. Schmidt, J.G. Thomas, et al., Efficient hydrogen evolution catalysis using ternary pyrite-type cobalt phosphosulphide. Nat. Mater.

16、2015).制備制備 先將P粉和S粉在Ar氣氛中200下加熱5-10min使其融化蒸發(fā)成P蒸氣和S蒸氣，氣體體積比1:1混合，得到PxSy氣氛； Co納米基體在硫代磷酸鹽（PxSy）氣氛中加熱至500，得到CoPS納米材料。 結(jié)構(gòu)：CoPS film(薄膜)、CoPS NWs(納米線(xiàn))、CoPS NPls(納米片)制備制備原理原理 CoS2：Co2+中心體和啞鈴狀S22-配位體，八面體配位； CoPS：Co3+中心體，P2-和S-呈啞鈴狀均勻分配； CoPS比CoS2有更高的HER（析氫反應(yīng)）催化活性，因?yàn)镃oPS少一個(gè)價(jià)電子，而且P2-配體的供電子性比S-配體強(qiáng)，導(dǎo)致更強(qiáng)的氫吸附能力。原理原

17、理CoPS中P最易吸附H原子，H原子被吸附后成為H+，從而使Co3+變?yōu)镃o2+，使Co吸附H的自由能降低從而吸附H，使H變?yōu)镠-，Co2+又變?yōu)镃o3+，P上的H+和Co上的H-結(jié)合成H2溢出。影響因素影響因素1、前驅(qū)體Co films：CoPS film；CHCHCo(OH)(CO3)0.5xH2O NWs：CoPS NWs；CHCH NPls：CoPS NPls.2、PxSy氣氛中P與S的比例若P:S=1:1，產(chǎn)物為CoPS；若P:S=1:3，產(chǎn)物為CoPS和CoS2的混合物。衍射峰和立方的CoPS的標(biāo)準(zhǔn)圖相匹配CoPS樣品的拉曼光譜只有一個(gè)Eg和Ag峰證明了CoPS的存在計(jì)算得CoPS

18、表面H吸附的自由能比CoS2低CoPS film：CoP0.83S1.35CoPS NWs：CoP0.88S1.07CoPS NPls：CoP1.02S0.97理論手段理論手段理論應(yīng)用手段理論應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 1、對(duì)HER的電催化活性實(shí)驗(yàn) 通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)CoPS NPls的催化活性最高，是因?yàn)镃oPS NPls的相對(duì)表面積最大。實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 2、光催化制氫實(shí)驗(yàn) 讓CoPS在n+-p-p+型微觀結(jié)構(gòu)呈金字塔的Si基底上生長(zhǎng)，得到CoPS/n+-p-p+-Si光電極 進(jìn)行光催化制氫實(shí)驗(yàn)，與Pt/n+-p-p+-Si光電極進(jìn)行比較； 當(dāng)前驅(qū)體的Co膜的厚度為15nm時(shí)，電流密度

19、和起始工作電壓都下降了。三維的晶體三維的晶體Co內(nèi)核內(nèi)核/非晶體非晶體Co3O4外殼結(jié)構(gòu)的納米片外殼結(jié)構(gòu)的納米片對(duì)對(duì)HER具有很高的催化活性具有很高的催化活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備5 X. Yan, L. Tian, M. He, X. Chen, Three-Dimensional Crystalline/Amorphous Co/Co3O4 Core/Shell Nanosheets as Efficient Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction. Nano Let

20、t. 15 (2015) 6015-6021.制備制備 1、將Ni泡沫棉浸入到90的Co(NO3)2的乙醇水溶液中，用高度可擴(kuò)展的溶液生長(zhǎng)法讓Co3O4在Ni的泡沫棉中生長(zhǎng)； 2、將生成的Co3O4納米片在空氣中300下煅燒； 3、再在H2氣氛中200條件下還原3h，使內(nèi)部的還原為晶體Co，而外殼仍未非晶的Co3O4. Co內(nèi)核：晶體； Co3O4外殼：非晶體制備制備N(xiāo)i的中空泡沫棉制備制備(A, B) SEM and (C, D) TEM images of Co3O4 nanosheets(E, F) SEM and (G, H) TEM images of Co/Co3O4 nanosh

21、eets原理原理在堿性溶液中的HER主要分為兩步()Volmer 過(guò)程（電化學(xué)氫吸附）：H2O + e Hads + OH()Heyrovsky過(guò)程（電化學(xué)去吸附）：Hads+ H2O + e H2 + OH 或 Tafel 過(guò)程（化學(xué)去吸附）： Hads + Hads H2 Co內(nèi)核：提高電極的導(dǎo)電率，作為電子庫(kù)，提高電流密度； Co3O4外殼：有大量羥基和氧空位，提高對(duì)H的吸附能力，降低氣體去吸附的能量勢(shì)壘，提高催化活性。影響因素影響因素催化活性最高催化活性最高Co/Co3O4薄非晶薄非晶Co3O4層層X(jué)RD只有只有Co峰峰還原溫度不夠還原溫度不夠無(wú)金屬無(wú)金屬Co150300200主要的影

22、響因素為還原溫度：讓Co3O4分別在150、200、300的H2中還原3h，得到Co/Co3O4-150、Co/Co3O4-1200、Co/Co3O4-300，其中Co/Co3O4-200的HER催化活性最高。理論應(yīng)用手段理論應(yīng)用手段XRD只有一個(gè)峰與Co3O4的(311)面一致，其他衍射峰都來(lái)源于Co，說(shuō)明了Co為晶體，Co3O4為非晶體XPS(X射線(xiàn)電子能譜)表層Co3O4中的Co 2P的電子能譜有兩個(gè)峰，說(shuō)明Co有兩種價(jià)態(tài)Co2+和Co3+（Co3O4 = CoO + Co2O3）Tafel測(cè)出HER的兩個(gè)步驟的Tafel斜率，得出電化學(xué)氫去吸附步驟為限速環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 最佳還原

23、溫度測(cè)定 改變H2還原溫度，得到Co/CO3O4活性最高的還原溫度實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 催化活性對(duì)比實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) 讓電極在120mV過(guò)電壓下工作6000s，電流只有很小的下降實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)手段 電化學(xué)阻抗譜分析過(guò)電壓分別為20mV和220mV下的奈奎斯特圖三維三維MoS2/MoSe2納米片和石墨烯的混合材料納米片和石墨烯的混合材料對(duì)對(duì)HER具有很高的催化活性具有很高的催化活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備6 S. Xu, Z. Lei, P. Wu, Facile preparation of 3D MoS2/MoSe2 nano

24、sheetgraphene networks as efficient electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction. J. Mater. Chem. A 3 (2015) 16337-16347.制備制備GO水分散液：5g可膨脹石墨粉加入到200mLH2SO4、40mLH3PO4溶液中，經(jīng)過(guò)一系列操作得石墨烯分散液；MoS2/MoSe2納米片：1gMoS2/MoSe2粉末和100mLNMP加入到150mL血清中，超聲降解8h。靜置一夜，得到一層懸浮物，即MoS2/MoSe2納米片；MoS2/MoSe2-石墨烯：將10mL GO水分散

25、液和不同體積的MoS2/MoSe2懸液混合，經(jīng)過(guò)溶劑熱處理和冷凍干燥得到MoS2/MoSe2-石墨烯凝膠。樣品標(biāo)記為： MoS2-1, MoS2-3,MoS2-6, MoS2-10, MoS2-15, MoS2-20； MoSe2-1, MoSe2-3, MoSe2-6,MoSe2-10, MoSe2-15, MoSe2-20, MoSe2-25, MoSe2-30,MoSe2-40。制備制備制備制備TEM images of MoS2graphene hybrid aerogel (MoS2-20) and MoSe2graphene hybrid aerogel (MoSe2-20)制備制

26、備FESEM images of MoS2-20 (top row) and MoSe2-20 (bottom row).結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)：具有高導(dǎo)電性的三維石墨烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)鑲嵌著高度脫落的二維CoS2/CoSe2納米片。特點(diǎn)：1、3D結(jié)構(gòu)促進(jìn)活性部位的暴露，改善電極和催化劑之間的電子轉(zhuǎn)移；2、CoS2/CoSe2納米片的高度脫落的富含缺陷的結(jié)構(gòu)使該復(fù)合材料含有大量的用于HER催化的活性部位；3、在很小的過(guò)電壓（大概70 mV）和很低的塔菲爾斜率（61 mV per dec）下，對(duì)于HER具有顯著的催化活性，材料耐用性強(qiáng)。4、該制備方法容易且廉價(jià)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、奈奎斯特圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)

27、驗(yàn)內(nèi)容 2、電導(dǎo)率測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3、電荷傳遞阻抗和表面積測(cè)定三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的Co(OH)2和聚苯胺混合納米薄片和聚苯胺混合納米薄片對(duì)對(duì)HER具有很高的催化活性具有很高的催化活性性質(zhì)性質(zhì)原理原理影響影響因素因素理論理論應(yīng)用手段應(yīng)用手段實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)手段手段制備制備7J. Feng, L. Ding, S. Ye, X. He, et al., Co(OH)2PANI Hybrid Nanosheets with 3D Networks as High-Performance Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction. Adv.

28、 Mater. 2015) n/a-n/a.制備制備制備制備材料特性材料特性聚苯胺（PANI）高化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率高、合成簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、高親水性、能進(jìn)行快速的氧化還原反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)電荷；Co(OH)2是一種包含陽(yáng)離子型的氫氧鎂石層的層狀材料，被可交換的電荷平衡的陰離子層分隔開(kāi)；相對(duì)開(kāi)放的結(jié)構(gòu)使反應(yīng)物和產(chǎn)物能迅速發(fā)生質(zhì)子耦合和電子轉(zhuǎn)移，使催化活性位點(diǎn)容易產(chǎn)生而具備高電催化活性；Ni泡沫棉3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了高導(dǎo)電性和巨大的表面積，且作為最理想的支撐材料，大大提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。原理原理在堿性溶液中的HER過(guò)程經(jīng)歷三種狀態(tài)：初態(tài)：催化劑-H2O態(tài)中間態(tài)：催化劑-H態(tài)終態(tài)：催化劑-H2態(tài)HER過(guò)程H2O被吸附在催化劑表面；H2O得電子變?yōu)槲綉B(tài)的H原子（Hads）；兩個(gè)Hads結(jié)合為H2，經(jīng)過(guò)去吸附溢出。高催化活性的原因：Co(OH) 2 和PANI 之間的協(xié)同增效作用，使NBO電荷重新分配、降低了H和H2O的吸附能，從而導(dǎo)致了高HER活性。理論應(yīng)用手段理論應(yīng)用手段 SEM：3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； TEM：多孔結(jié)構(gòu)； HR