雅博体育

产物技术

聚乙二醇化低共熔溶剂的形成及其应用于溶剂热制备高活性的析氧反应催化剂

来源: 雅博体育市海森化工有限公司  日期:2018-06-27 16:43:54  属于:产物技术
文章摘要:低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)是一种新型绿色的溶剂,又被称为类离子液体。与传统离子液体比拟,低共熔溶剂以其原料廉价易得、种类繁多、合成过程简单、环境友好等长处,广泛应用于气体分离、有机分子催化以及纳米材料合成等领域。近日,中国人民大学的牟天成团队首次提出了“聚乙二醇化低共熔溶剂”(PEGylated Deep Eutectic Solvents)的概念,并用聚乙二醇和硫脲形成了“聚乙二醇化低共熔溶剂”,在证实了新溶剂形成后,他们研究了制备新体系的性质和溶剂形成的机理,并将其进一步应用于一步溶剂热法合成一系列金属硫化物,用于高效的电催化水氧化反应。

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)是一种新型绿色的溶剂,又被称为类离子液体。与传统离子液体比拟,低共熔溶剂以其原料廉价易得、种类繁多、合成过程简单、环境友好等长处,广泛应用于气体分离、有机分子催化以及纳米材料合成等领域。近日,中国人民大学的牟天成团队首次提出了“聚乙二醇化低共熔溶剂”(PEGylated Deep Eutectic Solvents)的概念,并用聚乙二醇和硫脲形成了“聚乙二醇化低共熔溶剂”,在证实了新溶剂形成后,他们研究了制备新体系的性质和溶剂形成的机理,并将其进一步应用于一步溶剂热法合成一系列金属硫化物,用于高效的电催化水氧化反应。

近年来,能源危机和环境污染日益严重。电催化水分解为氢能的操作斥地了新的途径,受到科研工作者的高度关注。析氧反应动力学迟缓是电解水制氢技术中的一个瓶颈,因此开发高析氧活性、高不变性的电催化剂具有主要意义。

牟天成团队操作低共熔溶剂制备的NiCo2S4催化剂具有价格低廉、合成简单、性能优异等长处。首先,将硫脲和聚乙二醇200按照摩尔比1:2简单混合搅拌即可形成低共熔溶剂体系,与聚乙二醇200比拟,该体系熔点降低了29 ℃。体系对多种金属盐具有良好的溶解性,例如按照必然的摩尔比将金属镍源和钴源溶于该溶剂体系,在160 ℃下溶剂热反应16 h即可得到具有多级孔布局的NiCo2S4。其中,低共熔溶剂不仅作为溶剂,并且提供硫源,同时也作为外形控制剂调控合成金属硫化物。与传统硫化物材料的制备比拟,该方法具有合成简单、价格低廉等长处。

此外,NiCo2S4具有优异的电催化析氧反应性能。在1.0 M的KOH电解液中,达到电流密度10 mA•cm-2 时的过电势只需要320 mV。


聚乙二醇化低共熔溶剂的形成及其应用于溶剂热制备高活性的析氧反应催化剂


科研思路阐发

Q:该研究最初是什么目的?或者说想法是怎么产生的?
A:该工作是我们上一项工作的延续与升华。在前一工作中(ACS Sustainable Chem. Eng., 2016, 4, 5814),我们开发了聚乙二醇200-金属盐类离子液体,探索了该体系的理化性质,并成功地操作聚乙二醇200-AlCl3体系作为电解液进行了铝的电沉积。基于这一体系的优良性质,我们继续开发了聚乙二醇200-硫脲低共熔溶剂用于溶解金属盐并合成多孔硫化物。

Q:研究过程中碰到哪些挑战?
A:金属硫化物的应用广泛,但是可控合成过程繁琐,往往需要合成氧化物后再插手硫源进行硫化。而多种金属硫化物同时合成的条件下,寻找简单可控的方法合成单一的金属硫化物具有很大的挑战。众所周知,低共熔溶剂是由氢键给体和受体按照必然比例混合而成,给体或受体结合的比例不同将为尝试的设计带来挑战。我们按照以往研究的结论,结合本课题组的经验成功得到了聚乙二醇200与硫脲形成低共熔溶剂的准确比例,为后续尝试的进行奠定了基础。氢键给体和受体按照必然的比例合成的低共熔溶剂可以阐扬多重作用。

Q:该研究成果有哪些主要意义及可能的应用?
A:该研究最主要的意义在于首次提出了“聚乙二醇化低共熔溶剂”(PEGylated Deep Eutectic Solvents)的概念,当然也提供了一种价格低廉、合成简单、绿色环保、性能优异的金属硫化物的合成方法。这种电催化剂可以高效地催化水氧化反应,在氢燃料电池领域具有潜在的应用。别的,该合成方法还有望用于合成多种金属硫化物、膦化物等催化剂。


如对我公司产物感爱好的话,欢迎您及时致电我公司,我们的联系方式是:400-619-1068 18932913086

新闻资讯News

关联信息Related