电催化惰性铜对Ni3S2表面水分子吸附/分解的改善及在碱性/中性电解液中析氢反应的促进研究
2022-03-21高晓蕊刘阿灿董慧龙吴大军韩志达寇宗魁王婷婷
常熟理工学院学报 2022年2期
张 磊,高晓蕊,朱 颖,刘阿灿,董慧龙,吴大军,韩志达,王 威,房 勇,张 杰,寇宗魁,钱 斌,王婷婷
(1.常熟理工学院 a.电子信息工程学院;b.江苏省新型功能材料重点建设实验室,江苏 常熟 215500;2.金陵科技学院 材料工程学院,江苏 南京 211169;3.新加坡国立大学材料科学与工程学院,新加坡 117574;4.深圳大学 物理与光电工程学院,广东 深圳 518060)
氢能具有能量高、零污染、零排放、无次生污染,且氢元素储量丰富的优点,被视为一种非常有前景的绿色能源[1-3].与常规天然气或其他化石燃料制氢相比,电解水制氢更符合绿色能源的发展需求,且其过程简单,产氢量高[4-5].一般用作高效电解水制氢的电催化剂多为贵金属基材料,如采用Pt作为析氢催化剂[6],RuO2或IrO2作为析氧催化剂[7-8].但这些催化剂高昂的成本限制了电解水制氢的应用.因此,开发一种低成本、高性能的电催化剂材料对于电解水制氢的大范围应用具有重要意义.
Ni3S2是一种较有前景的电解水催化剂材料,其内部的Ni-S键和Ni-Ni键在酸性环境中会促进吸附的活性氢原子(H*)转化为氢气(H2).然而在碱性或中性环境中,其较弱的水分子吸附与分解能力使其电解水制氢性能较差.因此,改善其在碱性或中性电解液中的水分解动力学成为提高其在碱性/中性电解液中电解水性能的关键.基于此,研究人员分别通过以下技术进行了研究:首先,通过引入水吸附能力较强的第二相与Ni3S2形成异质结构,如Cu/Ni3S2、NiWO4/Ni3S2、Ni(OH)2/Ni3S2[9-11],第二相与Ni3S2之间的相互作用可以调节Ni3S2的电子密度从……
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