铁硼基海绵催化电极的制备及其高效析氢性能

发布时间：2024-02-29 02:29

　　采用温和化学镀法在非导电基底材料聚氨酯海绵(PU)上成功制备了NiB@Fe–B/PU催化电极,并通过掺杂少量第三种元素,如钴、钼等金属元素制备了Ni B@Fe–Co–B/PU和NiB@Fe–Mo–B/PU催化电极。结果表明,掺杂钴、钼可明显提升Ni B@Fe–B/PU催化电极的析氢性能,其中掺杂钴的性能更优。在0.5 mol/L缓冲液(磷酸缓冲盐溶液,PBS)中,NiB@Fe–Co–B/PU电极的析氢反应(HER)过电位仅为161 mV(电流密度, j=50 mA/cm2),塔菲尔斜率为68.24 mV/dec,且在过电位为61 mV下能够稳定工作24 h以上,电化学稳定性良好。

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【部分图文】：

图1空白海绵及NiB/PU,NiB@Fe–Co–B/PU切面,NiB@Fe–B/PU,NiB@Fe–Co–B/PU,NiB@Fe–Mo–B/PU的SEM照片

由图2可以看出，Ni,Fe和B在NiB@Fe–B/PU电极中分布均匀。图2Ni,Fe和B在NiB@Fe–B/PU催化电极中的元素分布图(EDX)

图2Ni,Fe和B在NiB@Fe–B/PU催化电极中的元素分布图(EDX)

图1空白海绵及NiB/PU,NiB@Fe–Co–B/PU切面,NiB@Fe–B/PU,NiB@Fe–Co–B/PU,NiB@Fe–Mo–B/PU的SEM照片用ICP-MS测定3种催化电极中的元素含量，结果显示，NiB@Fe–B/PU电极Fe–B层中Fe:B原子比为35:1,N....

图3NiB@Fe-B/PU催化电极的原子百分比和NiB/PU,NiB@Fe-B/PU,NiB@Fe-Co-B/PU,NiB@Fe-Mo-B/PU催化电极的XRD谱

用ICP-MS测定3种催化电极中的元素含量，结果显示，NiB@Fe–B/PU电极Fe–B层中Fe:B原子比为35:1,NiB@Fe–Co–B/PU电极Fe–Co–B层中Fe:Co:B原子比为24.32:2.8:1,NiB@Fe–Mo–B/PU电极Fe–Mo–B层中Fe:Mo....

图4负载Co,Mo的催化电极中Co2p,Mo3d的XPS谱及3种负载Fe的催化电极中Fe2p,O1s,B1s的XPS谱

图5(a)为HER极化曲线，可以看出，空白海绵不导电，没有活性，而仅经Ni–B活化的海绵性能极差，且由于通过涂抹铂炭材料无法使海绵形成稳定连续的导电层，使其析氢反应在电流密度50mA/cm2以下。对于HER而言，NiB@Fe–B/PU在过电位为321mV时达到了50mA....

本文编号：3914356