【摘 要】
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目前,资源短缺和环境污染的问题越来越严重,因此可持续且环境友好的能量存储技术成为人们研究的热点。电解水制氢被认为是一种清洁的制备氢气的方法,但缓慢的动力学导致必须使用高效的电催化剂来促进反应的进行。而常用的贵金属催化剂,不仅储量有限,而且成本高昂,大大限制了该技术的实际应用。本文通过电沉积/水热和等离子体处理两步工艺,实现了导电基底与磷化物的结合以及杂原子的掺杂,分别合成了阳离子及阴离子掺杂改性的
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目前,资源短缺和环境污染的问题越来越严重,因此可持续且环境友好的能量存储技术成为人们研究的热点。电解水制氢被认为是一种清洁的制备氢气的方法,但缓慢的动力学导致必须使用高效的电催化剂来促进反应的进行。而常用的贵金属催化剂,不仅储量有限,而且成本高昂,大大限制了该技术的实际应用。本文通过电沉积/水热和等离子体处理两步工艺,实现了导电基底与磷化物的结合以及杂原子的掺杂,分别合成了阳离子及阴离子掺杂改性的Ni Co P/CC高效电催化剂。 首先,通过简便的电沉积和PH3等离子体处理两步法成功制备了分级孔结构的Fe掺杂Ni Co P纳米片电催化剂（Fex-Ni Co P/CC）。由于分级多孔的纳米结构、组成纳米片的细小纳米晶粒以及Fe掺杂引起的电子转移和面缺陷的协同作用,Fex-Ni Co P在碱性条件下表现出优异的双功能电解水催化性能。研究发现,Fe掺杂量较低的Fe1-Ni Co P/CC样品具有最优的HER性能,达到10 m A cm-2时的过电位仅为60 m V;而Fe掺杂量较高的Fe2-Ni Co P/CC样品具有最优的OER性能,驱动50 m A cm-2的过电位仅需293 m V。采用Fe1-Ni Co P/CC和Fe2-Ni Co P/CC分别作为阴极和阳极组装的电解池,电流密度为10 m A cm-2时的槽电压仅为1.61 V,且经过25 h连续电解水后过电位仅略微增加,表现出优异的稳定性。 其次,通过水热以及PH3和N2等离子体处理两步法制备了N掺杂的Ni Co P纳米线电催化剂（Nx-Ni Co P/CC）,发现其具有高效的全p H析氢性能。研究发现,适量的N掺杂会引入缺陷,并且能优化电子结构,结合磷化物及基底高导电性的优点,合成的N0.2-Ni Co P/CC样品在酸性、中性和碱性介质中均表现出优异的HER活性,电流密度为10 m A cm-2时,过电位分别为85、111和67 m V,且具有良好的稳定性。
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