异金属钛氧簇的制备方法及应用

本成果是一种异金属钛氧簇的制备方法及应用。首先以丁二酮肟、2 ,3‑吡啶二羧酸、无水氯化钴和异丙醇钛等化学物为原料，通过开发的溶剂热反应制备出{TiCo}作为全水解双功能电催化剂，{TiCo}团簇具有大环梯形结构，不仅可以暴露更多的催化活性位点，而且可以有效地接触电解液，促进O2和H2的产生。在制备过程中通过特殊工艺加入碳布或泡沫镍材料作为活性材料的载体，然后将{TiCo}分散在乙醇和Nafion溶液中的混合物直接滴涂在碳布或泡沫镍上，可直接制得工作电极，便于后续应用或测试。

目前最有效的HER和OER电催化剂分别是铂基材料、Ir或Ru基氧化物，然而贵金属催化剂的稀缺性和高成本严重限制了其实际应用，因此开发基于地球丰富元素的高效电催化剂，对于水电解大规模生产H2具有重要意义，在廉价金属催化剂中，Co基催化剂具有可变的价态以及较低的水氧化过电位，但是却容易发生团聚和分离，这极大地影响了催化剂的使用寿命，为了解决催化剂稳定性差的问题，研究团队利用二氧化钛与活性金属之间的协同作用，有效地提高催化效果，在电催化制氢领域具有广泛的应用前景，解决了现有市场上有关于金属掺杂钛氧簇的合成不容易，且稳定性差的问题。

本成果制备的催化剂原料成本低、稳定性好、制作简单、时间短且容易合成，在常温常压反应，对设备要求低，同时具有高效的双功能电催化水分解HER(析氢)/OER(析氧)的性能，有较大的市场前景。