郑州大学化学化工学院 课题组（郑大许群课题组AEM）

郑州大学化学化工学院 课题组（郑大许群课题组AEM）图5. a）2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（I，红色），2D CoNC @ Co2N HS-ON-CP（II，蓝色），3D CoNC / Co2N NP-ON-CP（III）的HER极化曲线 ，紫色）和CP（IV，黑色）。b）2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP‖2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和1m KOH中的RuO2-ON-CP‖Pt/ C-ON-CP（深青色）商业全池用于水分解。c）二维CoNC @ Co2N长期稳定性的比较HS-IN-CP‖2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和RuO2-ON-CP‖Pt / C-ON-CP（深青色）用于整体水分解。d）总分水的比较2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP′2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和其他报道的电催化剂之间的电池电压为10 mA cm−

近日，郑州大学许群教授课题组在制备二维非范德华力方面取得积极进展，相关研究成果以Interplanar Growth of 2D Non-Van der Waals Co2N-Based Heterostructures for Efficient Overall Water Splitting为题发表在国际学术期刊Advanced Energy Materials。郑州大学是该论文的唯一通讯作者单位，论文的第一作者是郑州大学师资博士后蒋静云和博士研究生闫鹏飞，通讯作者是崔鑫炜教授和许群教授，研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后基金及郑州大学青年拔尖人才项目的资助。

氢能源具有清洁和热值高等优势，电解水产氢作为氢能源的重要来源，具有很高的工业化应用前景。目前最有效的水分解电对是RuO2（OER）||Pt/C（HER），但其高成本和单功能性阻碍了其在工业上的应用，因此设计合成具有理想贵金属催化性能、低成本的非贵金属基双功能催化剂用于水分解意义重大。

针对这一问题，该课题组提出了绿色化学的制备方法，通过一步低共熔溶剂法原位构筑了新颖的与电流集流体基底（高结晶性的碳纸）化学键合的二维非范德华力异质结构（2D CoNC@Co2N HS@CP），该结构极大地促进了电子传输，同时具有催化能垒低、结构和电化学稳定性好的特点，实现了碱性环境下的高效催化水分解。

该工作从电催化系统的集成工艺出发，利用二维非范德华力纳米片独特的桥连优势，不仅为二维非范德华力异质结构的制备开辟了一种新途径，也从活性和稳定性2个维度提高了非贵金属基催化剂电解水的性能。

图1. a）用于水分解的二维CoNC @ Co2N异质结构的制造过程示意图。b）BA：PEG的DSC在摩尔比例为1:12（黑色），1：16（红色）和1:20（蓝色）。插图是不同摩尔比下不同DESs的Tm。c）BA（红色），PEG（粉红色）的FT-IR光谱图PBDES（橙色）和PBDES中的Co(NO3)2（黑色）。d，e）用d）高结晶度合成的样品的SEM和相应元素图碳纤维纸和e）低结晶碳纤维布，表明纳米片在（002）石墨平面之间的面内生长。

图2. a，b）a）2D CoNC @ Co2N HS和b）3D CoNC / Co2N NP的低倍TEM图像。c）暗场STEM和d）二维HRTEM图像CoNC @Co2N HS.e）来自（d）中的结晶区域（红色圆圈）的相应FFT模式。f）非晶区的FFT模式（蓝色（d）中的圆圈）。g）模拟的Co2N晶体结构，将（113）的裸露表面放在暗场STEM图像的顶部。h）高分辨率2D CoNC @ Co2N HS（上部）和3D CoNC / Co2N NP（下部）的Co 2p XPS光谱。

图3. a）具有(113)，（111）和（021）暴露表面的非vdW Co2N纳米片的表面能和结合能的计算值。b）非vdWCo2N（113）平面和石墨（002）平面的差分电荷密度图。

图4. a）OER极化曲线和b）2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（I，红色），2D CoNC @ Co2N HS-ON-CP（II，蓝色），3D CoNC / Co2N的塔菲尔图NP-ON-CP（III，紫色）和CP（IV，黑色）。c）用于OER的2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（I）的多电位步骤。d）ECSA（左侧，橙色）和Rct（右侧，橄榄）结果。e）碱性介质中OER过程的二维CoNC @ Co2N HS的吉布斯自由能途径和优化配置插图中每个反应步骤的异质结构。f）G（002）/非vdW Co2N（113）/ G（002）的计算态密度（DOS）夹层结构和石墨（002）结构。

图5. a）2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（I，红色），2D CoNC @ Co2N HS-ON-CP（II，蓝色），3D CoNC / Co2N NP-ON-CP（III）的HER极化曲线 ，紫色）和CP（IV，黑色）。b）2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP‖2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和1m KOH中的RuO2-ON-CP‖Pt/ C-ON-CP（深青色）商业全池用于水分解。c）二维CoNC @ Co2N长期稳定性的比较HS-IN-CP‖2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和RuO2-ON-CP‖Pt / C-ON-CP（深青色）用于整体水分解。d）总分水的比较2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP′2D CoNC @ Co2N HS-IN-CP（红色）和其他报道的电催化剂之间的电池电压为10 mA cm−2。

文章链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202002214