鎳銅合金立方體納米晶的脈沖電沉積及電催化析氫性能

孫強強, 曹寶月, 周春生, 張國春, 王增林

(1. 商洛學院化學工程與現代材料學院, 陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室, 商洛 726000;2. 陜西師范大學化學化工學院, 應用表面與膠體化學教育部重點實驗室, 西安 710119)

氫能是一種環保、 可再生的二次能源. 電解水制氫[1～3]因為原料來源廣、 碳排放低、 環境友好且可循環利用, 被認為是通向氫經濟的最佳途徑. 但電解水過程陰陽兩極析氫(HER)和析氧(OER)過電位的存在造成了極大的電能消耗. 為推進電解水制氫的工業化進程, 設計高活性、 環境友好的電催化劑是電解水制氫產業發展的關鍵. 工業上普遍采用商業Pt/C等貴金屬電極[4]作為電解水的陰極, 而貴金屬的稀缺性及高成本限制了其在電解水制氫工業中的規模化應用. 近年來, 價格低廉且儲量豐富的第一過渡系金屬及其合金、 磷化物, 硫化物、 硒化物、 氮化物、 碳化物等[5～7]被廣泛應用到析氫反應中. 多元過渡金屬基催化劑因其理想的雙金屬協同催化作用、 優異的電子電導率及抗腐蝕性、 穩定的化學結構以及低廉的成本而成為電催化高效析氫的熱門材料. 由于具有優異的析氫本征活性, 鎳基合金電極作為析氫電極廣受科研工作者的青睞, 如MoNi4, Ni-W, Ni-Fe及Ni5P4等[8～10]. 根據Brewer-Engel價鍵理論[11], 銅的d電子與鎳的半空d軌道結合形成金屬間的協同電催化作用, 有助于提高析氫反應的本征催化活性; 而且比與商業Pt/C更低廉的成本及豐富的儲量使多元鎳銅合金電極[12,13]成為替代商業Pt/C應用于工……