MCo2O4@Ni3S2(M=Co,Fe)催化剂的制备及其电催化水氧化性能的研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiansilang2006
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迫在眉睫的化石燃料短缺和日益增长的能源和环境问题引起了人们的关注。开发新能源替代传统化石能源成为解决这些问题的关键所在。在这方面,电化学电解水产氢被认为是最有前景的策略之一。水裂解制氢需要高效的电催化剂提高析氧和析氢反应的动力学性能,然而,由于水氧化过程中四质子和四电子转移的高能垒限制了产氢的速率。泡沫镍材料由于具有比表面积大、电子电导率高、理想的三维开孔结构和工业化廉价等优点,被广泛用作电极材料的载体和衬底。基于以上分析,设计合成廉价,高效,稳定的水氧化催化剂成为关键。本文采用水热,煅烧的方法合成两个负载到泡沫镍基底材料的分层异质结构的电催化剂:Co3O4@Ni3S2和FeCo2O4@Ni3S2。利用X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱负,拉曼等测试对材料进行表征。其中Co3O4@Ni3S2展现了一个低的过电势:260 mV@20 m A cm-2。在电流密度为10 mA cm-2时FeCo2O4@Ni3S2需要的过电势为231 mV。更为重要的是两个材料都表现出良好的稳定性。这表明在MCo2O4(M=Co,Fe)氧化物表面生长额外一层Ni3S2纳米材料可以有效降低过电势,提高反应效率,这是主要得益于MCo2O4(M=Co,Fe)氧化物材料与Ni3S2纳米材料之间的协同效应。
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