刘文欢, 王康康, 窦嘉阳, 张彤琛, 董社英

高等学校化学学报 2024, 45 (4): 20240005-. DOI:10.7503/cjcu20240005

摘要（41）

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发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键. 本文以泡沫镍(NF)为基材, 通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co₂P/NF. 研究发现, 晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的活性位点, 各元素之间的协同作用使体系内Co原子核外电子重新排布, 降低了对吸附H^*的吸附能力, 加快了析氢反应过程中的反应动力学. 该催化剂在碱性和酸性介质中均表现出良好的HER活性和稳定性, 电流密度为10 mA/cm²时的过电势分别为83和27 mV, 尤其在碱性环境下连续工作72 h后的电位基本保持不变.

Fig.7 CV plots of AlCu@Co₂P/NF(A), Al₂Cu@Co₂P/NF(B), Co₂P/NF(C), AlCu_1.5@Co₂P/NF(D) and Al_1.5Cu@Co₂P/NF(E) with different sweep speeds in the voltage range of -0.27—-0.37 V and corresponding Cdl(F) in 0.5 mol/L H₂SO₄

催化剂的电化学活性表面积（ECSA）是有效催化的关键因素之一［37，38］. 通过循环伏安（CV）曲线测定了CuAl@Co₂P/NF和对照材料的双层电容（Cdl）的ECSA（图7和图8）. 由图8（F）可见，在碱性溶液中CuAl_1.5@Co₂P/NF的Cdl值（9.1 mF/cm2）比其它样品［CuAl@Co₂P/NF（8.4 mF/cm2）， Cu_1.5Al@Co₂P/NF（7.9 mF/cm2）， CuAl₂@Co₂P/NF（7.0 mF/cm2）和Co₂P/NF（2.3 mF/cm2）］大. 由图7（F）可见，在酸性溶液中， CuAl_1.5@Co₂P/NF同样具有最大的Cdl值（23.5 mF/cm2）［Cu_1.5Al@Co₂P/NF（14.9 mF/cm2）， CuAl@Co₂P/NF（23.2 mF/cm2）， CuAl₂@Co₂P/NF（16.4 mF/cm2）和Co₂P/NF（7.4 mF/cm2）］. Cdl最大，表示该材料具有更多的比表面积， CuAl合金负载在Co₂P表面增加了材料表面的粗糙度，同时通过Co₂P的集成细化了异质界面，从而增加了催化活性表面积.