鈷基磷化物納米陣列設計及其電催化分解水性能研究.pdf

1、在同一種電解質(zhì)中的全電解水產(chǎn)氫和產(chǎn)氧是應對能源短缺和環(huán)境污染的一種有效解決途徑，但同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在這領(lǐng)域中，設計和獲得高性能的析氫反應（HER）和析氧反應（OER）雙功能電催化電極材料一直是研究人員的目標。針對在同一電解質(zhì)中同時用作OER和HER的雙功能催化劑，存在著的活性低、穩(wěn)定性差等問題。本論文的創(chuàng)新點就是結(jié)合非貴金屬離子的摻雜效應和構(gòu)筑一維納米線復合二維納米片的多級結(jié)構(gòu)納米陣列，實現(xiàn)低成本和高效穩(wěn)定的全分解水電催化劑制備

2、。
　　通過簡單的兩步法，即水熱合成和低溫磷化處理，在泡沫鎳基底上成功地合成了一種過渡金屬錳摻雜的具有納米線復合超薄納米片多級結(jié)構(gòu)陣列的磷化鈷酸性全分解水電催化劑，該材料命名為1D/2D Mn-CoP。在酸性條件下，1D/2D Mn-CoP具有極好的析氫反應催化性能，當析氫電流為-10 mA/cm2時，1D/2D Mn-CoP的過電勢為42 mV，相應的塔菲爾斜率是43 mV/decade，是最好的析氫反應電催化劑之一。此外，該材

3、料在酸性條件下具備極好的穩(wěn)定性。同時1D/2D Mn-CoP在酸性條件下具有極好的催化析氧性能，析氧電流達到100 mA/cm2的過電位是510 mV，優(yōu)于商業(yè)的IrO2。因此，1D/2D Mn-CoP非常適合在同一個電解質(zhì)里同時用作陰極和陽極材料，進行電催化全分解水產(chǎn)氫和產(chǎn)氧。在0.5 M H2SO4里，1D/2D Mn-CoP進行全分解水時只需要1.58 V的電壓，就能達到10 mA/cm2的電流密度，優(yōu)于商業(yè)的Pt/C用作陰極材料