富氧空位铁基复合材料的制备及其电催化析氢能

作者：赖嘉俊; 李潇潇; 曾传旺; 刘超; 曾金明; 漆小鹏

来源：复合材料学报, 2022, 1-9.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220704.003

• 电解水
• 析氢
• 铁基
• 氧空位
• 磷掺杂
• 电催化

电解水制氢绿色无污染，或将成为日益紧张的能源问题与碳中和战略的重要突破方向。目前，贵金属稀缺，以铂炭(Pt/C)为代表的贵金属析氢(HER)催化剂不适宜长久使用。泡沫铁(IF)结构稳定，来源广泛，以IF作为基底，采取简单的浸泡方法在IF上原位生长针形片状的羟基氧化铁(FeOOH/IF)，然后通过真空处理制备含有氧空位的四氧化三铁(Ov-Fe_(3)O_(4)/IF)，进一步磷化掺杂，制备出氧空位和磷原子掺杂协同调控的四氧化三铁(P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF)纳米针。磷原子的掺杂可以优化铁原子周围电子环境，激活Fe_(3)O_(4)的催化活性；氧空位可以增强材料的导电性，并提供缺陷，更有助于磷原子的掺杂。结果表明：P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF析氢性能优异，在-10 mA·cm~(-2)时，过电位仅40.96 mV，塔菲尔斜率为70.93 mV·dec~(-1)，表现出类Pt/C性能，并且在不同电流下连续运作96小时后，电压变化基本忽略不计，稳定性优异。氧空位和磷原子掺杂可共同促进铁基材料的电催化析氢性能，本研究为非贵金属电催化材料的制备提供了新的思路和策略。

• 单位
  江西理工大学