李玉平 韦晶晶 熊图治 Balogun Muhammad-Sadeeq

摘   要：高活性、低成本的高效双功能水分解电催化剂对实现可持续氢能源的有效转化和储存具有重要的意义. 将不锈钢网进行盐酸腐蚀、浸泡、磷化得到一种一体化自支撑的双功能电催化剂. 该催化剂在碱性介质中不论对析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction，HER）还是析氧反应（Oxyogen Evolution Reaction，OER）均表现出优异的电催化性能，Tafel斜率分别为87.41 mV· dec-1和90.1 mV· dec-1，析氢反应和析氧反应的电流密度为10 mA· cm-2时过电位分别为165 mV和240 mV. 该催化剂可用作全分解水的双功能电极材料，在1.66 V的电压下实现10 mA· cm-2的电流密度.

关键词：双功能电催化剂;不锈钢网;析氢反应;析氧反应;全分解水

中图分类号：TB321 文献标志码：A    文章编号：1674—2974（2020）08—0133—08

Abstract： To rationally design the best bifunctional water decomposition electrocatalyst with low cost and high activity is significant for achieving efficient conversion and storage of sustainable energy. An improved self-supporting stainless steel mesh electrocatalyst is obtained by the steps of corrosion， immersion and phosphating. The electrochemically modified stainless steel electrocatalyst exhibited excellent electrocatalytic performance for both hydrogen evolution reaction（HER） and oxygen evolution reaction（OER） in alkaline medium，displaying Tafel slope of 87.41  mV·dec-1 and 90.1 mV·dec-1，respectively. At current density of 10 mA·cm-2，the electrochemically modified stainless steel mesh electrocatalyst exhibited low overpotential of 164 mV and 240 mV，allowing it to be used as bifunctional electrocatalyst for overall water splitting with enhanced overall voltage of 1.66 V at10 mA·cm-2.

Key words：bifunctional electrocatalyst;stainless steel mesh（SSM）;hydrogen evolution reaction（HER）;oxygen evolution reaction（OER）;water splitting

氢能是可再生且高效的绿色能源[1]，因为氢气燃烧热值是汽油的三倍、焦炭的四倍，且燃烧产物是水蒸气[2]，故氢能是诸多新能源中最具开发潜力的环境友好型能源[3-4]. 氢气是清洁能源载体，电解水生产氢气是最有效和最具可持续发展潜力的策略之一. 电解水涉及析氢反应和析氧反应[5]，需要极大的过电位才能较好地将水分解成氢气和氧气. 采用高效电催化剂来降低水分解的过电位，加速水分解的电化学过程，高效率和低成本地产生氢气. 贵金属基材料如铂、氧化钇、氧化钌[6-7]等是目前最活跃的电催化剂，但资源稀缺、价格昂贵，限制了它们的广泛应用. 因此，开发资源丰富、耐久性能优异的低成本和高活性的非贵金属双功能电催化材料成为了该领域的重要课题.

在各类电催化剂当……