三元Ni基水分解电催化剂的制备及性能研究

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电催化水分解反应由阴极的析氢反应(HER)与阳极的析氧反应(OER)组成。为了提高水分解反应的催化活性,降低反应所需的过电位,制备出可替代贵金属催化剂的非贵金属水分解电催化剂具有重要的科学意义和应用价值。Ni基材料被认为是最具应用前景的水分解电催化剂。采用恒电流电化学沉积法,我们制备了 NiCuMo电催化剂,对沉积液浓度、沉积时间等因素进行了全面的研究,重点探究了 Mo含量对NiCuMo电催化剂的影响,探索出最优Mo和Cu引入含量下的NiCuMo高效HER电催化剂电极材料。采用XRD、SEM与XPS对电极材料的晶体结构,表面形貌与价态进行了分析;采用线性扫描伏安法(LSV)对NiCuMo电极进行HER性能测试,在1 M KOH中其起始过电位低至45mV,塔菲尔斜率仅有41 mV dec-1;在0.5 M H2SO4中起始过电位低至48 mV,塔菲尔斜率仅为36 mV dec-1,且无论在碱性还是酸性条件下的电解液中,优化的NiCuMo催化剂展现出优秀的稳定性。基于Ni20Fe10Al70(at.%)合金条带,在NaOH-H2O2溶液体系中利用去合金化法将Al脱除后,获得具有纳米线状多孔结构的自支撑型NiFe基高效OER电催化剂。采用XRD和SEM对所制备出的催化剂进行晶体结构与表面形貌表征。刻蚀后的NiFe电催化剂在碱性条件下表现出非常出色的OER活性;在1MKOH电解液中,起始过电位低至230 mV,塔菲尔斜率仅有46 mV dec-1,并且NiFe催化剂在OER稳定性和ECSA测试中均展现出了出色水平。
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