Ru掺杂Ni3N催化剂的电催化析氢反应

摘要：

开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键.过渡金属氮化镍(Ni3 N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣.然而,Ni3 N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应中间体质子的吸附太强,这两个因素导致Ni3 N的性能远低于Pt,还有很大的改进空间.本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni3 N/Ru.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni3 N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征,通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析,并研究Ru掺杂量对Ni3 N材料形貌和电催化性能的影响.结果表明,6.30%Ru负载的Ni3 N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m-2的电流密度仅需要49 mV过电位,可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm-2).将其应用于两电极全解水体系,仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm-2的电流密度.突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni3 N有效提升水解离,并使Ni3 N中Ni和N的电子云密度降低,促进吸附氢中间体的形成过程(H+ + e-= H?),改善析氢反应动力学,进而提升其电催化性能.

关键词：Ni3N、Ru掺杂、电催化析氢、电催化析氧、电催化性能、全解水

所属期刊栏目：52

分类号：O614.82+1;TQ116.2+1;TQ426(无机化学)

资助基金：海南省自然科学基金项目522QN282

在线出版日期：2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1698-1706