基于自组装铜(Ⅱ)配合物原位沉积膜电催化分解水制氢研究

【作者】 张延婷； 傅文甫；

【机构】 云南师范大学化学化工学院； 中国科学院理化技术研究所；

【摘要】 化石能源的过度开采与环境的不断恶化是当今人类社会可持续发展面临的重要问题。一个既有效又实用的方法之一是充分利用剩余的电能来电解水制氢。因此,寻找合适的催化剂来降低水分解的过电位,实现持续而有效地电催化分解水制氢已成为科学研究热点而受到关注。铂等贵金属作为电催化剂在水分解反应中能获得较高的催化产氢效率,但因贵金属稀少、且价格昂贵而难以进入实际应用。近年来廉价金属如铁,钴,镍等配合物或氧化物电催化水还原的研究越来越受到人们的青睐。而作为廉价金属之一的铜,其配合物作为电催化产氢催化剂的报道却并不多。在该摘要中,我们报道一个新的铜(Ⅱ)配合物[CuⅡ(BHEED)(H2O)2]2+]SO4(BHEED=N,N’-双(2-羟乙基)乙二胺)的合成、结构,以及应用它作为电催化剂和前驱体催化剂实现电催化产氢的研究。和迄今文献报道的体系相比,该配合物于0.1M,p H=7.0的磷酸缓冲溶液中的产氢过电势达低至387 mV(-1.1V vs.NHE),同时其催化电流达到6mA/cm2。在电催化过程中,我们发现工作电极上原位生成一层褐色膜。经电化学性质测试,扫描电子显微镜,X射线能谱分析,X-射线粉末衍射,X-光电子能谱等对该膜进行了表征,证明了该膜为Cu2O。其中在相同条件下,其催化电流达到3.5mA/cm2,过电势为147 mV。此外,我们对从均相到非均相电催化产氢反应机理进行了详细的研究,得到了一些有趣的结果。更多还原