阴极等离子体电解沉积铁镍/氮掺杂碳及其电催化产氧

作者：姜艳丽; 戴鹏程; 王建康; 夏琦兴; 姚忠平^*; 姜兆华

来源：表面技术, 2023, 52(06): 88-95.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.009

• TC4钛合金
• 阴极等离子体电解沉积
• FeNi合金
• N掺杂碳
• 电催化产氧

目的 提高阳极产氧催化剂的催化活性与稳定性，降低电解水制氢能耗。方法 在含尿素、甲酰胺及三乙醇胺的有机体系电解液中，采用阴极等离子体电解沉积技术于TC4钛合金表面沉积了FeNi/N掺杂碳膜层，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)及X射线光电子能谱仪(XPS)，对所合成材料的物相组成、形貌及表面元素价态进行表征。采用三电极体系，所合成膜层作为工作电极，铂丝与饱和甘汞电极分别作为对电极与参比电极，通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱及计时电位法于1.0 mol/L KOH溶液中评价了所合成材料的电催化产氧活性与稳定性。结果 所合成膜层物相主要由FeNi、N掺杂碳构成，表面呈粗糙多孔结构，电解沉积70min所得FeNi/N掺杂碳在10 mA/cm2下的析氧过电位为0.20 V，显著低于反应10、40、100 min下所得样品，产氧性能优于贵金属IrO2和RuO2，同时该样品呈现出较低的电荷转移电阻(1.75?)和塔菲尔斜率(38.3 mV/dec)，以及优异的稳定性。结论 膜层表面粗糙多孔结构可有效增强传质，并为电催化产氧提供丰富的活性位点，进而改善其产氧性能。此外，材料简易的制备方法 及自支撑结构可简化电极制备成本，使其在电解水领域表现出潜在的应用前景。

• 单位
  哈尔滨学院; 哈尔滨工业大学