人们热切期望高活性和稳定的（光）电催化剂能够克服甲醇氧化反应（MOR）中的高能障碍。通过简单的自行设计的电合成方法制备了NiW/石墨烯（NiW/G）杂化物。在电合成过程中，既实现了大块石墨剥离为石墨烯，又实现了多价NiW双金属前驱体的生成。这种复合材料对 MOR 显示出优异的光电催化性能。对于NiW/G-light，其面积活度（峰值电流）和质量活度（峰值电流）分别高达343.4mAcm−2和5960.7mAmg−1，远高于NiW/G、Ni/G和W /G。 Operando电化学阻抗谱、原位傅里叶变换红外光谱和其他非原位技术表明，NiW/G-光的优异MOR性能是通过引入钨和光对镍位点进行协同调制而产生的，这提供了所需的吸附行为和高吸附性能。电化学活性表面积。研究发现，W组分的引入促进了W-O-Ni(Ni3+)物种的形成，为甲醇提供了更强的吸附位点。这导致吸附的甲醇和 OH* 之间产生甲酸的新反应路径。随着光的应用，光生空穴促进残余 Ni2+ 氧化成 Ni3+ 物质，这为 MOR 提供了额外的形成 NiOOH 位点。结论是引入钨和光可以有效地大大增强甲醇电氧化。该工作对于应用自行设计的电合成方法构建双金属/石墨烯复合材料以及光电协同催化MOR具有重要的指导意义。

 
图1. NiW/石墨烯(NiW/G)合成工艺示意图。
 
  
图 2 (a) XRD谱图，(b) 1000cm−1–3000cm−1 分段拉曼光谱，(c) 300cm−1–900cm−1 分段拉曼光谱，(d) CV曲线准备好的样品。
 

图3. (a) Ni/G、NiW/G 和 NiW/G 光的 Ni 2p XPS 光谱； (b) W/G、NiW/W 和 NiW/G 光的 W4f XPS 光谱； (c) Ni/G、W/G 和 NiW/G 的 O2s XPS 谱。
 
  
图 4. W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c)、NiW-G-light (d) 的代表性 HRTEM 显微照片。
 
  
图5. （a）CV（面积活性）、（b）相应的过电位、（c）EIS曲线、（d）电化学活性表面积（ECSA）和（e）所制备样品用于MOR的光电流测试，（f）NiW/G催化剂在1.44V恒定电位下的计时电流曲线。
 
 
图 6. (a) 所制备样品的甲醇-TPD 曲线和 (b) 基于典型阿伦尼乌斯图计算的 Ea 值。
 
  
图 7. 不同电位下 MOR 在 W/G (a)、Ni/G (b)、NiW/G (c) 和 NiW/G-light (d) 上的原位 FTIR 光谱。
 
 
图 8. 不同电位下 OER 和 MOR 所制备样品的波特图。
 
 
图 9. (a) MOR 相对于 NiW/G 和 Ni/G 的拟议机制； (b) 为 MOR 准备的样品的拟议反应位点。
 
      相关科研成果由山西师范大学Jianfeng Jia等人于2024年发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415）上。原文：Insights into synergetic modulation of nickel sites over graphene by introducing tungsten and light for efficient methanol electrooxidation
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151415

转自《石墨烯研究》公众号