在该研究中，报道了一种基于三聚氰胺和金属盐的热解技术合成了金属封装的N掺杂碳纳米管（CNT），这里指的是竹节状CNT和多壁碳纳米管（MWCNT）。合成过程中硫掺杂严重影响了材料的物理化学特性。 XRD分析证实了NiCo合金的形成（NiCo @ CNT），在硫存在下，它将转变为NiCo/Co3Ni6S8/Co3O4纳米杂化物（NiCoS@CNT）。此外，该工作详细研究了该复合物的形成机制。所制备的NiCoS@CNT显示出高的比表面积（232.2 m2/g），大孔体积（0.92 cm2/g），高的晶格缺陷（氧空位丰富），于是在碱性介质中具有出色的OER和HER性能。该杂化催化剂驱动10 mA cm-2电流密度，分别需要198 mV（HER）和295 mV的过电位（OER）。当NiCoS@CNT同时用作阴极和阳极时，仅需1.53V驱动10 mA cm-2电流密度。该杂化催化剂的性能如此好，归因于其高的表面积，丰富的活性位点，快速的电荷转移速率，高的吡啶氮含量和高导电CNT结构的存在。
 
Figure 1. a) NiCo@CNT 和 NiCoS@CNT 的XRD图，b) 两个样品的SEM图。

 

Figure 2. NiCo@CNT的a) TEM图，b) HAADF-STEM图，c-d) 元素映射图.
 

Figure 3. NiCo纳米粒子存在下三聚氰胺聚合形成竹节状CNT的过程示意图。
 

Figure 4. NiCoS@CNT样品的a) HAADF STEM图， b-h) EDX 元素映射图。
 

Figure 5. NiCo@CNT，NiCoS@CNT和商用Pt/C（20％）在1 M KOH溶液中5 mV s-1扫速下的a）LSV极化曲线，b）Tafel斜率，c）时间-电流密度曲线，在0.26 V恒定电势下持续38 hr电解，插图（i）显示了电解时电极表面产生了H2气泡，插图（ii）呈现了循环1000圈CV前后的LSV极化曲线比较， d）两个样品的EIS谱比较。
 
     该研究工作由卡塔尔大学Anand Kumar课题组于2020年发表在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《石墨烯杂志》公众号：