一种阴离子浸出策略合成金属羟基氧化物用于电催化甘油氧化
王烨, 葛瑞翔, 刘翔, 李敬, 段昊泓
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202307019
亲核氧化反应在可持续生产增值化学品中扮演着重要角色。电催化甘油氧化反应作为亲核氧化反应的一种重要类型,可以制得包括甲酸在内的C1至C3衍生产物。非贵金属氢氧化物/羟基氧化物被广泛应用于甘油氧化反应,但在中等电位下难以达到工业级电流密度(大于300 mA·cm-2])。研究表明,氢氧化物/羟基氧化物催化的甘油氧化反应通过间接氧化机理进行, 即通过电生成的含有亲电吸附氧的羟基氧化物氧化亲核试剂(甘油)。因此,理解甘油氧化反应中电催化剂的演变至关重要。在本文中,通过循环伏安法活化钼酸镍(NiMoO4),开发了一种钼掺杂的羟基氧化镍(Mo-NiOOH)催化剂。通过多种表征方法对Mo-NiOOH进行了系统表征,结果显示,Mo-NiOOH继承了NiMoO4前驱体的纳米片阵列形貌,但Mo含量降低,证明循环伏安法活化后实现了从氧化物到羟基氧化物的相重构。此外,Mo-NiOOH中Ni3+/Ni2+的比例高于循环伏安法活化制备的NiOOH。在活化过程中,Mo物种从NiMoO4中浸出,制备得到的Mo-NiOOH保留了NiMoO4前驱体的纳米片阵列形貌。与氢氧化镍(Ni(OH)2)经循环伏安法活化合成的NiOOH相比,Mo-NiOOH具有更高的电化学比表面积(ECSAs)和更高的Ni3+/Ni2+比例,且促进了Ni2+氧化为Ni3+。因此,Mo-NiOOH达到高电流密度(400 mA·cm-2])的电位(1.51 V vs. RHE)低于NiOOH (1.84 V vs. RHE)。此外,Mo-NiOOH表现出高于NiOOH的甲酸盐法拉第效率(84.7% vs. 59.6%),表明钼掺杂加速了碳―碳键断裂。多电位阶跃实验显示,NiOOH和Mo-NiOOH催化的甘油电氧化通过类似的羟基氧化物介导的间接氧化机理进行。原位电化学阻抗谱和原位拉曼光谱证实,Mo掺杂促进了甘油氧化反应动力学以及Ni2+氧化为Ni3+的过程,导致Mo-NiOOH比NiOOH具有更高的活性和甲酸选择性。本研究通过可溶性阴离子浸出策略来调节羟基氧化物表面结构,为设计高性能亲核氧化反应电催化剂提供了指导。
关键词: 循环伏安法活化, 电催化, 甘油电氧化, 羟基氧化物, 重构
外延生长具有厚度可调导电属性的非层状二维碲化锰纳米片用于p-型场效应晶体管和优异的接触电极
贺梦菲, 陈超, 唐月, 孟思, 王遵法, 王立煜, 行家宝, 张欣宇, 黄佳慧, 卢江波, 井红梅, 刘翔, 徐华
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202310029
碲化锰(manganese telluride,MnTe)作为一种新兴的非层状二维材料,因其优异的性质以及在下一代电子和光电子器件中的巨大潜力,而受到研究学者们的广泛关注。然而,目前超薄二维MnTe的可控合成仍然是一个巨大的挑战,这限制了对其基础性质的研究和应用的深入探索。本文采用化学气相沉积方法成功合成了大面积的MnTe纳米片,并探究了其厚度对电学性质和器件应用的影响。通过提高MnTe纳米片的生长温度,样品厚度逐渐增加,晶畴尺寸从10 μm增至125 μm,形貌从三角形逐渐过度到六边形,最终生长成高度对称的圆形。结构表征和二次谐波测试表明,所制备的MnTe纳米片具有高度的结晶质量和优异的二阶非线性光学性质。此外,通过对不同厚度MnTe纳米片的电学输运测试,发现随着厚度从薄到厚,其导电特性从p型半导体逐渐转变为半金属。因此,利用半导体特性的薄层MnTe纳米片构建的光电探测器展现出出色的光响应性能。而将金属特性的厚层MnTe作为MoS2场效应晶体管的接触电极,显著提高了器件性能,如载流子迁移率可从12.76 cm2∙V−1∙s−1 (Au接触)提升到47.34 cm2∙V−1∙s−1 (MnTe接触)。
关键词: 二维材料, 碲化锰, 化学气相沉积, 场效应晶体管, 光电探测器, 接触电极

出版年份

相关作者

相关热词