【摘 要】
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析氧反应是电解水制氢的核心反应,但由于其复杂的四电子转移过程,严重地影响了电解水的发展进程。因此,加速高效催化剂的研发进程,从而提高析氧反应效率就显得极为迫切。在电解水催化电极材料中,以Pt为代表的贵金属催化剂的活性较高,但由于其价格昂贵,储量稀少,在电解质中易中毒失活的缺点,使得其无法得到规模化应用,即使是在电解水和燃料电池领域。综上,开发出兼具高性能、低成本且稳定性良好的非贵金属催化剂是目前工
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析氧反应是电解水制氢的核心反应,但由于其复杂的四电子转移过程,严重地影响了电解水的发展进程。因此,加速高效催化剂的研发进程,从而提高析氧反应效率就显得极为迫切。在电解水催化电极材料中,以Pt为代表的贵金属催化剂的活性较高,但由于其价格昂贵,储量稀少,在电解质中易中毒失活的缺点,使得其无法得到规模化应用,即使是在电解水和燃料电池领域。综上,开发出兼具高性能、低成本且稳定性良好的非贵金属催化剂是目前工作的重点。我们先通过水热法制得在泡沫镍基底上竖直生长的Ni（OH）2薄片,再经水热法将Ni（OH）2前驱体作硫化处理,从而得到具有丰富褶皱片状的Ni3S2纳米材料。在进行电化学性能测试时,我们发现经过25 h动态自优化的催化剂比起使催化剂和前驱体的电化学活性更加优异(电流密度为20 m A·cm-2时的对应过电位为241 m V),且拥有最低的Tafel斜率(40 m V·dec-1)。由此可见,动态自优化过程提升了催化剂在OER进程中的整体性能。通过对动态优化过程的研究表明,优化后的催化剂表面富氧,不再是单独的Ni3S2组成,而是表面富含一层氧化镍结构。Ni3S2独特的富褶皱结构以及自优化后的Ni O和Ni3S2通过的协同作用对OER的性能都有促进作用。为测试材料的稳定性能,我们采用分步电压法对其进行了长达60 h的稳定性测试,稳定性曲线无明显衰减,这意味着我们的材料的稳定性能十分良好。于此同时,我们也探究了添加原料的作用,主要探究其对于催化剂形貌以及晶相的影响。
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