高性能、可弯曲碳纳米管纤维负载镍磷合金电催化析氢电极的研究
2020-10-21孙玉平上媛媛宋平新张迎九
赵 玄,孙玉平,上媛媛,宋平新,张迎九
(郑州大学物理学院,郑州 450052)
0 引 言
随着科技的发展,人类对能源的依赖不断增加,但化石燃料储量有限,无法再生,而且会造成严重污染[1-2]。而太阳能、风能等可再生能源容易受到气候、地理位置等因素影响[3-5],无法大规模使用,因此,急需寻找一种清洁可再生的环保新能源以满足可持续发展的要求。氢气可以通过水的电解来制备,燃烧热值高,并且燃烧产物为水,环保无污染,是一种非常理想的新型能源[6-7]。目前最有发展前景的绿色制氢方式当属电解水制氢[8],只需消耗电能和水就能得到氢气,并且能够和太阳能、风能等间歇性能源相结合[9],实现了环保无污染的发展要求,具有非常大的发展潜力。但水的电解需要较高的过电势,能源转换效率较低,需要使用昂贵的贵金属催化剂来降低反应电位,以便提高反应效率[10-11]。
过渡金属由于在地壳中储量丰富、化合物种类繁多且合成相对简单[12],在电催化析氢领域应用潜力很大,引起广泛关注[13-16]。Rodriguez等[17]在2005年时通过密度函数理论计算(DFT),提出Ni2P可能是电催化析氢的优良催化剂,且其催化活性有可能超过铂。随后,Lewis等[18]制备了结晶良好的Ni2P纳米粒子,暴露出大量Ni2P(001)面,证明了它们在酸性溶液中具有较高的催化活性。Lin等[19]在惰性气体保护下对Co修饰的Mo3O10(C6H5NH3)2·2H2O进行了焙烧,制备出Co掺杂的Mo2C纳米线,在酸性和碱性溶液中产生10 mA·cm-2电流密度分别需要140 mV和180 mV的过电势。Wu等[20]利用电沉积在碳纤维纸(CFP)上负载Ni0.1Co0.9(OH)2纳米片,在氩气氛围下用次亚磷酸钠对其进行退火磷化处理,最终得到Ni0.1Co0.9P。……
