泡沫镍担载NiCoP纳米片用作高效双功能水分解电催化剂

作者:孙旭平

摘要:随着能源危机和全球变暖,寻找新能源替代化石燃料成为热门话题.H2被认为是环保的能源载体,因为H2单位质量的能量密度高,当H2在发动机和燃料电池中被消耗时,它只产生水.传统的H2合成方法主要依靠化石燃料的蒸汽重整,此过程会导致大量CO2排放.目前,一种大规模生产H2的环保替代方法是电化学水分解.电化学水分解反应由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个半反应组成,这两种反应都需要催化剂来提高效率和降低过电位.尽管Pt/C和IrO2/RuO2催化剂对HER和OER表现出了高性能,但它们的稀缺性和高成本阻碍了它们的广泛应用.所以,使用对HER和OER同时有效果的双功能电催化剂能够简化系统和降低成本.因此,设计和开发地球上丰富的双功能电催化剂具有重要的现实意义.过渡金属磷化物是金属与磷合金化后形成的一类重要化合物,其良好的导电性对提高电化学性能具有重要意义.最近,黑龙江大学付宏刚团队制备出了生长在氮掺杂碳包覆Ni泡沫上的NiCoP纳米片(NiCoP/NF@NC).线性扫描伏安(LSV)曲线显示,在1.0M KOH电解液达到10mA/cm^2的电流密度值时,NiCoP/NF@NC电极的析氢过电位为31.8mV,析氧过电位为308.2mV,其过电位远低于NiP/NF@NC(126.6mV)和CoP/NF@NC(112.1mV),说明由于双金属的协同效应,NiCoP/NF@NC的性能优于CoP/NF@NC和NiP/NF@NC.此外,在OER过程,NiCoP/NF@NC电极的析氧过电位也低于NiP/NF@NC(349.1mV)和CoP/NF@NC(383.3mV)电极.值得注意的是,NiCoP/NF@NC电极具有良好的稳定性,经过10000个循环后,性能没有明显的衰减.在电化学水分解反应中,该催化剂电极具有以下优点:(1)可作为HER和OER双功能电催化剂;(2)泡沫镍加速离子扩散,提高电催化性能;(3)氮掺杂碳纳米结构的引入提高了电导率,促进了电子的传递.综上所述,泡沫镍担载的三维纳米结构NiCoP纳米片被证明是一种高效、耐用的电化学水分解催化剂.整个�

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关键词:
  • 氮掺杂碳
  • nicop纳米片
  • 三维纳米结构
  • 水分解
  • 电化学

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期刊名称:催化学报

期刊级别:CSCD期刊

期刊人气:12935

杂志介绍:
主管单位:中国科学院
主办单位:中国化学会;中国科学院大连化学物理研究所
出版地方:辽宁
快捷分类:工业
国际刊号:0253-9837
国内刊号:21-1195/O6
邮发代号:8-93
创刊时间:1980
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:1.52
综合影响因子:1.11