綜合教學實驗設計：NiFeP-TiO2/NF復合物的制備及性能研究

武蘭蘭，劉桂華，路 璐，趙松安

(河北工業大學化工學院，天津 300130)

目前，化石能源儲量有限、能源需求增長、生態和社會展現出來的一系列問題，都促使人們尋找一種可以取代化石能源的清潔能源[1-3]。在“雙碳”戰略大背景下，氫能作為載體，可以實現傳統化石能源和可再生能源平穩過渡。電催化分解水被認為是一種高效且對環境友好的制備H2的技術[4-5]。然而，電解水產氫效率由于陽極析氧反應(OER)動力學緩慢而受到限制[6-8]，因此需要添加高效廉價、儲量豐富的電催化劑來促進陽極反應的發生。

本實驗以泡沫鎳為基底，通過溶膠-凝膠法、濕法浸漬以及磷化方法制備泡沫鎳為基底的TiO2載鎳鐵磷化物(NiFeP-TiO2/NF)電催化劑，并對其形貌及結構進行表征、對電催化性能進行分析。此綜合化學實驗可以加深學生對理論知識的理解，掌握基本實驗操作技能、熟悉掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)等儀器的操作步驟，有助于學生了解此領域的研究進展。

1 實 驗

1.1 實驗試劑和儀器

(1)儀器設備：電化學工作站、電子天平、超聲波清洗器、真空干燥箱、磁力攪拌器、水熱釜、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等。

(2)試劑材料：泡沫鎳(NF)、鈦酸四丁酯、濃鹽酸、六水氯化鎳(NiCl2·6H2O)、六水氯化鐵(FeCl3·6H2O)、次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O)、氫氧化鉀(KOH)、無水乙醇、去離子水等。

1.2 實驗方法

(1)介孔TiO2的制備

將3.9 g模板劑Pluronic F127、15 g乙醇與1 mL濃HCl混合，攪拌30 min后，向溶液中滴加8.9 g鈦酸四丁酯，充分攪拌4 h后得到白色溶膠，然后將其放置在室溫陳化24 h，形成白色凝膠。最后將得到的白色凝膠于60 ℃鼓風干燥箱中干燥48 h，得到白色顆粒?！?br>