科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
镍基电极材料是碱性电解水中最具工业应用前景的过渡金属催化剂，而缓慢的析氢反应动力学及低活失活问题仍是亟待解决的关键。本研究以泡沫镍（NF）为基底，采用一步循环伏安法制备了主晶相为独立分相的多晶态金属镍铜合金、夹杂有少量非晶态V2O5相、具有三维多孔团簇结构的金属镍铜负载钒氧化物电催化剂(VOx-NiCu/NF)。纳米颗粒、团簇交织形成的微米孔及泡沫镍的一级微孔共同构成了VOx-NiCu/NF的三级多孔微纳结构，使其电催化活性面积增加了28倍，并在析氢反应中表现出优异的催化性能。在碱性介质中，获得–10 mA?cm-2的析氢电流密度，VOx-NiCu/NF需要的过电势(η10)仅为35 mV，表现出类铂的催化活性，具有优异的长效稳定性及强劲的耐用性。电极表面形成的多孔团簇结构，显著增加了催化活性位点并为物质传递提供大量通道。镍铜合金及非晶态V2O5相，在一定程度协同改善了材料的固有析氢活性。理想的组成及独特的结构特性提高了VOx-NiCu/NF的催化性能，其中结构优势对其最优效能起主导作用。动力学分析发现，VOx-NiCu/NF在析氢过程遵循Volmer-Heyrovsky机理，即表面活性氢原子的电化学脱附为电荷转移过程的决速步骤，为后续深入研究催化机制奠定了基础。
-
单位陕西省尾矿资源综合利用重点实验室; 材料学院; 商洛学院
