Abstract:
电解水制氢用电极材料对析氢和析氧反应起着重要的作用.羟基亚磷酸镍(Ni11(HPO3)8(OH)6,缩写为NiPOH)具有多孔结构和丰富的活性中心备受关注,然而其低电导率以及相应的缓慢电子转移速率限制了其电催化性能.添加高导电性和活性物质提升电子传输效率和反应动力学,有望增强其在电解水过程中的催化活性与持久性.本文采用水热法在泡沫镍上原位生长NiPOH-x at.%RuO2电极材料,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、线性扫描伏安法(LSV)和计时电位法(CP)等研究RuO2含量对电极微观形貌及其电化学性能的影响,辅以第一性原理计算探讨NiPOH-x at.%RuO2在全解水过程中的性能.结果表明:添加RuO2可改变NiPOH微球的形貌,使其具有更大比表面积.Ni元素是由Ni2+和Ni3+组成,Ru由Ru3+和Ru4+组成.Ru掺杂使NiPOH的电子转移能垒降低,费米能级附近电子密度增大.当电流密度为10 mA/cm2时,RuO2的加入明显降低了析氢过电位,NiPOH-3 at.%RuO2的析氢过电位最低为93mV,而NiPOH电极为161mV,NiPOH-3 at.%RuO2电极的析氧Tafel斜率同期达到最小.NiPOH-x at.%RuO2电极的析氢过程是以Heyrovsky步骤为主的Volmer-Heyrovsky控制反应.
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电镀与精饰
ISSN: 1001-3849
Year: 2024
Issue: 12
Volume: 46
Page: 10-18
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