在該研究中，報(bào)道了一種基于三聚氰胺和金屬鹽的熱解技術(shù)合成了金屬封裝的N摻雜碳納米管（CNT），這里指的是竹節(jié)狀CNT和多壁碳納米管（MWCNT）。合成過(guò)程中硫摻雜嚴(yán)重影響了材料的物理化學(xué)特性。 XRD分析證實(shí)了NiCo合金的形成（NiCo @ CNT），在硫存在下，它將轉(zhuǎn)變?yōu)镹iCo/Co3Ni6S8/Co3O4納米雜化物（NiCoS@CNT）。此外，該工作詳細(xì)研究了該復(fù)合物的形成機(jī)制。所制備的NiCoS@CNT顯示出高的比表面積（232.2 m2/g），大孔體積（0.92 cm2/g），高的晶格缺陷（氧空位豐富），于是在堿性介質(zhì)中具有出色的OER和HER性能。該雜化催化劑驅(qū)動(dòng)10 mA cm-2電流密度，分別需要198 mV（HER）和295 mV的過(guò)電位（OER）。當(dāng)NiCoS@CNT同時(shí)用作陰極和陽(yáng)極時(shí)，僅需1.53V驅(qū)動(dòng)10 mA cm-2電流密度。該雜化催化劑的性能如此好，歸因于其高的表面積，豐富的活性位點(diǎn)，快速的電荷轉(zhuǎn)移速率，高的吡啶氮含量和高導(dǎo)電CNT結(jié)構(gòu)的存在。
Figure 1. a) NiCo@CNT 和 NiCoS@CNT 的XRD圖，b) 兩個(gè)樣品的SEM圖。
Figure 2. NiCo@CNT的a) TEM圖，b) HAADF-STEM圖，c-d) 元素映射圖.
Figure 3. NiCo納米粒子存在下三聚氰胺聚合形成竹節(jié)狀CNT的過(guò)程示意圖。
Figure 4. NiCoS@CNT樣品的a) HAADF STEM圖， b-h) EDX 元素映射圖。
Figure 5. NiCo@CNT，NiCoS@CNT和商用Pt/C（20％）在1 M KOH溶液中5 mV s-1掃速下的a）LSV極化曲線，b）Tafel斜率，c）時(shí)間-電流密度曲線，在0.26 V恒定電勢(shì)下持續(xù)38 hr電解，插圖（i）顯示了電解時(shí)電極表面產(chǎn)生了H2氣泡，插圖（ii）呈現(xiàn)了循環(huán)1000圈CV前后的LSV極化曲線比較， d）兩個(gè)樣品的EIS譜比較。
該研究工作由卡塔爾大學(xué)Anand Kumar課題組于2020年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Synthesis and growth mechanism of bamboo like N-doped CNT/Graphene nanostructure incorporated with hybrid metal nanoparticles for overall water splitting。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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