多孔枝晶鎳銅合金的制備及其電催化析氫、肼氧化性能
發(fā)布時間：2021-08-18 07:57
以鎳網（NM）為基體,采用氫氣泡模板法合成了獨立分相金屬Ni、Cu為主晶相、具有四級復合微納結構的鎳銅合金電催化劑（NiCu/NM）。在電催化析氫（HER）及肼氧化（HzOR）反應中,NiCu/NM表現出優(yōu)良的催化活性,在1.0 mol·L-1KOH(含0.5 mol·L-1N2H4·H2O)溶液中,電流密度為10 mA·cm-2時,其需要的HER及HzOR過電勢分別為104和41 mV;在雙電極體系中,電流密度為100 mA·cm-2時,NiCu/NM的分解槽壓僅為0.536 V,遠低于全水分解過程所需的1.921 V,大大提高了電池的產氫效率。無論三電極體系還是雙電極體系,NiCu/NM均表現出優(yōu)異的催化活性及穩(wěn)定性。分析認為,鎳銅合金薄膜的多級復合結構使其展現出增大了近14倍的電化學活性面積（ECSA）,為電催化反應提供了大量催化活性位點,也為電極表面的電荷傳輸、物質傳遞提供了充足的通道;Cu的摻入提高了材料的本征HER活性,兩...
【文章來源】：無機化學學報. 2020,36(04)北大核心SCICSCD
【文章頁數】：12 頁
【部分圖文】：
沉積電流密度對Ni Cu/NM的(a～e)形貌及(f)ECSA的影響
沉積時間對Ni Cu/NM的(a～d)形貌及(e)ECSA的影響
由圖3中可知，不同NH4Cl濃度下均獲得了多孔枝晶結構的鎳銅薄膜。隨著NH4Cl濃度由1.0增至3.0 mol·L-1，鎳銅薄膜的孔徑逐漸減小，孔壁也逐漸變薄。在電解液中用以緩沖溶液pH值的H3BO3，因為緩沖能力較弱，難以彌補氫氣的高速析出所造成的陰極表面pH值的急劇增大，溶液中NH4+則可以作為氫源，及時給陰極表面補充H+。同時，NH4+可以結合H2O分子還原生成的OH-，穩(wěn)定酸度環(huán)境；還可以與金屬離子絡合，防止電結晶過程金屬氫氧化物的生成，有助于鎳銅枝晶結構的生長。因此，隨NH4Cl濃度的增加，氫氣泡的析出速度也隨之增大，來不及融合長大便被泡沫表面的鎳銅枝晶固定，就形成了孔徑小、孔壁薄、機械性能好的多孔薄膜。超過一定濃度范圍時，過大NH4Cl濃度對氫氣泡的析出及鎳銅枝晶的生長便沒有顯著的影響。從多孔鎳銅薄膜ECSA的變化趨勢(圖3f)，發(fā)現NH4Cl濃度增至3.0 mol·L-1以后，其ECSA的增加已不再明顯。2.2 NiCu/NM電催化劑的物理表征
本文編號：3349518
【文章來源】：無機化學學報. 2020,36(04)北大核心SCICSCD
【文章頁數】：12 頁
【部分圖文】：
沉積電流密度對Ni Cu/NM的(a～e)形貌及(f)ECSA的影響
沉積時間對Ni Cu/NM的(a～d)形貌及(e)ECSA的影響
由圖3中可知，不同NH4Cl濃度下均獲得了多孔枝晶結構的鎳銅薄膜。隨著NH4Cl濃度由1.0增至3.0 mol·L-1，鎳銅薄膜的孔徑逐漸減小，孔壁也逐漸變薄。在電解液中用以緩沖溶液pH值的H3BO3，因為緩沖能力較弱，難以彌補氫氣的高速析出所造成的陰極表面pH值的急劇增大，溶液中NH4+則可以作為氫源，及時給陰極表面補充H+。同時，NH4+可以結合H2O分子還原生成的OH-，穩(wěn)定酸度環(huán)境；還可以與金屬離子絡合，防止電結晶過程金屬氫氧化物的生成，有助于鎳銅枝晶結構的生長。因此，隨NH4Cl濃度的增加，氫氣泡的析出速度也隨之增大，來不及融合長大便被泡沫表面的鎳銅枝晶固定，就形成了孔徑小、孔壁薄、機械性能好的多孔薄膜。超過一定濃度范圍時，過大NH4Cl濃度對氫氣泡的析出及鎳銅枝晶的生長便沒有顯著的影響。從多孔鎳銅薄膜ECSA的變化趨勢(圖3f)，發(fā)現NH4Cl濃度增至3.0 mol·L-1以后，其ECSA的增加已不再明顯。2.2 NiCu/NM電催化劑的物理表征
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