NiAl-NiFe/NF復合電極的制備及其電催化析氫性能研究

尹習習，王海人，高凱文，屈鈞娥

（湖北大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430062）

電解水制氫是綠色新能源開發的熱點[1]，而電解水制氫目前無法大規模推廣，主要受限于價格昂貴的貴金屬催化劑材料（鉑及鉑基材料）[2-3]，因此開發高性能、高穩定性的非貴金屬催化劑，成為目前電解水產氫的主要研究方向。

層狀雙氫氧化物[4]（Layered double hydroide，LDH）具有獨特的二維結構和較大的比表面積，成分可調節，合成方法多變，是在堿性電解液中非常具有前途的非貴金屬水分解電催化劑[5]。含Co、Mn、Ni、Al、Fe、V等過渡金屬元素的多種類LDH催化材料，如CoMn-LDH、NiAl-LDH、CoFe-LDH@Co(OH)2/NF（泡沫鎳）、Ni3Se4@NiFe-LDH/ CFC（碳纖維布）、NiFe-LDH@Ni3S2/NF等，被研究人員發現具有較好的催化析氫和/或析氧功能[6-10]。

在合理的配比下，多元素之間復合使用，往往可協同增加材料的電催化性能。Fe、Al、Ni元素的催化性能相對優異，且原料來源相對豐富，因此本研究先以泡沫鎳為襯底，采用水熱法制備了NiAl-LDHs/NF，再進一步通過電沉積法，將鎳鹽和鐵鹽作為電沉積的電解質溶液，在相同的電壓下電沉積不同的時間，得到最終的電催化劑材料NiAl-NiFe-LDH/NF，探究了電沉積時間對電催化劑的微觀形貌、結構和催化性能的影響，以期獲得性能優異的水電解催化劑。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

九水合硝酸鐵[Fe(NO3)3·9H2O]、六水合硝酸鎳 [Ni(NO3)2·6H2O]、過硫酸銨 [(NH4)2S2O8]、硝酸鋁Al(NO3)3·9H2O、氟化銨 NH4F、尿素 CO(NH2)2、氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鉀（KOH）、乙醇（C2H5OH）、濃鹽酸（HCl）(均為分析純)。溶液由相關試劑與去離子水配制而成。

1.2 催化電極的制備

將裁剪好的泡沫鎳(NF)浸泡在3mol·L-1的HCl溶液中，于60℃活化30min，然后依次用乙醇、DI、水超聲10 min，取出，在空氣中自然干燥。……