三维珊瑚状NiCo-P的制备及其电催化性能研究

摘要：

随着能源和环境危机的日益加剧,探索高效的电化学分解水制氢催化剂,对于寻求廉价的清洁能源和减少对传统化石燃料的依赖具有重要意义.本文通过简单的水热反应、管式炉煅烧和磷化处理,成功地在金属泡沫钴基底上原位合成了三维珊瑚状过渡双金属磷化物(NiCo-P/CF),并将制备的NiCo-P/CF催化材料作为一种高效的双功能电催化剂应用于析氢反应(HER)和乙醇氧化反应(EOR).合成的NiCo-P/CF在导电金属钴基底上形成的独特的三维(3D)珊瑚状结构,具有较大的电化学活性面积,这有利于材料与电解液的充分接触和分子的扩散.引入P元素后形成了有益于催化活性的金属-P键,优化了材料的电子结构.该催化材料对HER和EOR均表现出良好的电催化活性.具体来说,在HER中,当电流密度为10和100mA·cm-2时,仅需58和146 mV过电势;EOR过程中在同样的电流密度下所需电势仅为1.26和1.32 V.值得注意的是,用NiCo-P/CF作为正极和负极组装电解槽,100mA·cm-2下混合水电解所需的电池电压(1.48 V)比纯水电解(1.68V)更低,并在长达20 h的耐久性测试中性能保持良好.研究结果表明,磷化处理是提高催化材料电化学性能的有效途径;将HER与小分子氧化耦合更是能有效降低反应过程中所需电势.

关键词：钴基材料、双金属磷化物、电催化、析氢反应(HER)、乙醇氧化反应(EOR)

所属期刊栏目：46

分类号：TM911

资助基金：国家自然科学基金;山西省应用基础研究计划面上项目;山西省研究生教育创新项目

在线出版日期：2023-01-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1449-1459