镍钼基化合物自支撑电极的制备及电催化析氢性能研究

镍钼基化合物自支撑电极的制备及电催化析氢性能研究

【摘要】随着人类对能源需求的快速增长和工业化以来日益严峻的环境问题，寻找原料储存丰富的清洁能源刻不容缓。 因此，电催化析氢技术以其丰富的原料和清洁的产品逐渐引起了学者们的兴趣。 目前，Pt基材料仍然是最佳的催化剂，但其高昂的成本限制了电催化析氢的发展。 开发高效、廉价的催化剂可以有效促进氢气的工业化生产。 在众多非贵金属材料中，泡沫镍（NF）因其三维结构和高活性而成为极具潜力的材料。 以NF为载体，制备的自支撑电极材料具有更大的比表面积和更快的电子速度。 传输和出色的稳定性。 目前，已经出现了各种优化材料性能的策略，例如构建异质结和掺杂非金属元素。 基于此，本文的工作主要集中于镍钼基化合物自支撑电极的制备以及电催化析氢性能的研究。 系统研究了材料制备工艺以及磷掺杂对材料结构和性能的影响。 主要研究内容如下：(1)通过水热和热处理两步制备了异质结构磷掺杂钼酸镍/二氧化钼(P-Ni Mo O_4/Mo O_2)复合材料。 适量的磷掺杂可以有效展宽晶格条纹，优化电子结构，加速活性氢的传输和氢的脱除，加快反应效率。 在此基础上，探讨了热处理温度对材料结晶度的影响； 热处理温度过低会影响物相的形成。 如果热处理温度过高，材料会变硬、变脆，影响反应效率。 当热处理温度为400℃时，有利于材料的性能。 当电流密度达到100 m A cm~(-2)时，材料的过电位可达353mV，塔菲尔斜率为101.02 mV dec~(-1)。 (2)氧化物在酸性或碱性溶液中不够稳定，过渡金属硫化物通常具有良好的耐腐蚀性。 以此为基础，制备了磷掺杂二硫化镍@碳化钼（P-@Mo C）复合材料的同轴异质结构，并探讨了磷掺杂对材料性能的影响。 当磷源用量为2 g时，材料可以获得较好的性能。 通过控制水和热的时间，可以控制材料的微观形貌和晶粒尺寸。 规则有序的微观形貌和合适的晶粒尺寸有利于材料性能的提高。 当水热时间为24 h时,制备的材料性能最佳。 当电流密度达到100 m A cm~(-2)时，其过电势可达337 mV，塔菲尔斜率为98.79 mV dec~(-1 )。