多孔枝晶镍铜合金的制备及其电催化析氢、肼氧化性能
发布时间：2021-08-18 07:57
以镍网（NM）为基体,采用氢气泡模板法合成了独立分相金属Ni、Cu为主晶相、具有四级复合微纳结构的镍铜合金电催化剂（NiCu/NM）。在电催化析氢（HER）及肼氧化（HzOR）反应中,NiCu/NM表现出优良的催化活性,在1.0 mol·L-1KOH(含0.5 mol·L-1N2H4·H2O)溶液中,电流密度为10 mA·cm-2时,其需要的HER及HzOR过电势分别为104和41 mV;在双电极体系中,电流密度为100 mA·cm-2时,NiCu/NM的分解槽压仅为0.536 V,远低于全水分解过程所需的1.921 V,大大提高了电池的产氢效率。无论三电极体系还是双电极体系,NiCu/NM均表现出优异的催化活性及稳定性。分析认为,镍铜合金薄膜的多级复合结构使其展现出增大了近14倍的电化学活性面积（ECSA）,为电催化反应提供了大量催化活性位点,也为电极表面的电荷传输、物质传递提供了充足的通道;Cu的掺入提高了材料的本征HER活性,两...
【文章来源】：无机化学学报. 2020,36(04)北大核心SCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
沉积电流密度对Ni Cu/NM的(a～e)形貌及(f)ECSA的影响
沉积时间对Ni Cu/NM的(a～d)形貌及(e)ECSA的影响
由图3中可知，不同NH4Cl浓度下均获得了多孔枝晶结构的镍铜薄膜。随着NH4Cl浓度由1.0增至3.0 mol·L-1，镍铜薄膜的孔径逐渐减小，孔壁也逐渐变薄。在电解液中用以缓冲溶液pH值的H3BO3，因为缓冲能力较弱，难以弥补氢气的高速析出所造成的阴极表面pH值的急剧增大，溶液中NH4+则可以作为氢源，及时给阴极表面补充H+。同时，NH4+可以结合H2O分子还原生成的OH-，稳定酸度环境；还可以与金属离子络合，防止电结晶过程金属氢氧化物的生成，有助于镍铜枝晶结构的生长。因此，随NH4Cl浓度的增加，氢气泡的析出速度也随之增大，来不及融合长大便被泡沫表面的镍铜枝晶固定，就形成了孔径小、孔壁薄、机械性能好的多孔薄膜。超过一定浓度范围时，过大NH4Cl浓度对氢气泡的析出及镍铜枝晶的生长便没有显著的影响。从多孔镍铜薄膜ECSA的变化趋势(图3f)，发现NH4Cl浓度增至3.0 mol·L-1以后，其ECSA的增加已不再明显。2.2 NiCu/NM电催化剂的物理表征
本文编号：3349518
【文章来源】：无机化学学报. 2020,36(04)北大核心SCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
沉积电流密度对Ni Cu/NM的(a～e)形貌及(f)ECSA的影响
沉积时间对Ni Cu/NM的(a～d)形貌及(e)ECSA的影响
由图3中可知，不同NH4Cl浓度下均获得了多孔枝晶结构的镍铜薄膜。随着NH4Cl浓度由1.0增至3.0 mol·L-1，镍铜薄膜的孔径逐渐减小，孔壁也逐渐变薄。在电解液中用以缓冲溶液pH值的H3BO3，因为缓冲能力较弱，难以弥补氢气的高速析出所造成的阴极表面pH值的急剧增大，溶液中NH4+则可以作为氢源，及时给阴极表面补充H+。同时，NH4+可以结合H2O分子还原生成的OH-，稳定酸度环境；还可以与金属离子络合，防止电结晶过程金属氢氧化物的生成，有助于镍铜枝晶结构的生长。因此，随NH4Cl浓度的增加，氢气泡的析出速度也随之增大，来不及融合长大便被泡沫表面的镍铜枝晶固定，就形成了孔径小、孔壁薄、机械性能好的多孔薄膜。超过一定浓度范围时，过大NH4Cl浓度对氢气泡的析出及镍铜枝晶的生长便没有显著的影响。从多孔镍铜薄膜ECSA的变化趋势(图3f)，发现NH4Cl浓度增至3.0 mol·L-1以后，其ECSA的增加已不再明显。2.2 NiCu/NM电催化剂的物理表征
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