過渡金屬化合物的制備及其電催化水分解性能.pdf

1、由于燃燒熱值高、制備簡便、原料易得、儲(chǔ)運(yùn)便利等特點(diǎn)，氫能成為近年來可再生清潔能源的研究熱點(diǎn)。氫氣析出反應(yīng)(HER)和氧氣析出反應(yīng)(OER)是電解水制氫的兩個(gè)核心反應(yīng)，但目前存在較大的電極極化問題。過渡金屬儲(chǔ)量豐富、成本低廉，特別是基于過渡金屬Fe、Co、Ni的化合物在HER和OER中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，成為近年來的研究熱點(diǎn)。
　　本文通過溶液沉積法及后續(xù)的高溫煅燒制備了一系列Ni-Fe雙金屬硫化物(Ni-Fe-S/NSC)。通過

2、XRD、SEM、TEM、Raman、BET、XPS等手段對(duì)硫化物催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。催化活性測(cè)試表明，Ni-Fe-S/NSC在堿性電解液中表現(xiàn)出較為優(yōu)異的HER/OER雙功能催化活性;在Ni-Fe-S/NSC系列中，OER催化活性隨著Ni/Fe摩爾比的升高呈現(xiàn)了先增大后減小的規(guī)律，而Ni/Fe摩爾比為3∶2經(jīng)550℃煅燒得到的Ni60Fe40-S/NSC-550具有最好的OER催化活性，0.1 M KOH電解液中，電流密度為10 mA

3、·cm-2時(shí)的OER過電壓為321 mV，相應(yīng)的Tafel斜率為66 mV·dec-1;此外，該催化劑也表現(xiàn)出較好的HER活性，10 mA·cm-2時(shí)的HER過電壓為351 mV，相應(yīng)的Tafel斜率為228 mV·dec-1。
　　本文還采用溶液沉積法制備前驅(qū)體，再經(jīng)高溫煅燒制備了Co-OPPh3系列催化劑?；钚詼y(cè)試表明，Co-OPPh3催化劑總體表現(xiàn)為催化活性隨著煅燒溫度的提升而提高，800℃煅燒得到Co-OPPh3-800催

4、化劑的HER和OER性能最好，10 mA·cm-2時(shí)HER和OER過電壓分別為354和440 mV，Tafel斜率分別為190和119 mV·dec-1。采用球磨法將原料混合，再經(jīng)高溫煅燒制備的Co+OPPh3系列催化劑中，溫度越高催化劑HER催化活性越好，Co+OPPh3-800在10 mA·cm-2時(shí)過電壓為334 mV，Tafel斜率為115mV·dec-1; OER催化活性隨著溫度的升高呈現(xiàn)了先增大后減小的規(guī)律，Co+OPPh3

5、-600活性最好，10 mA·cm-2時(shí)過電壓為414 mV，Tafel斜率為84 mV·dec-1。對(duì)不同Co/P投入摩爾比的Co+OPPh3系列催化劑，P投入比例越大，Co+OPPh3催化劑的HER性能越好，Co+OPPh3-1∶8-600在10mA·cm-2時(shí)過電壓為357 mV;對(duì)于OER，Co+OPPh3-1∶2-600活性最好。
　　采用溶液沉積法制備了不同ZIF-67/OPPh3投入質(zhì)量比的ZIF-67@Co-OPP

6、h3復(fù)合材料，經(jīng)600℃煅燒制備了ZIF-67@Co-OPPh3系列催化劑?；钚詼y(cè)試顯示，催化劑活性隨著OPPh3投入質(zhì)量的增加呈現(xiàn)了先增大后減小的趨勢(shì)，OPPh3投入質(zhì)量為0.4 g制備的ZIF-67@Co-OPPh3-0.4-600催化劑HER性能最好，10 mA·cm-2時(shí)過電壓為388 mV，Tafel斜率為237 mV·dec-1;ZIF-67@Co-OPPh3-0.2-600的OER催化活性最好，10 mA·cm-2時(shí)過電壓