表面硫化和磷化提升钼酸镍的析氢性能
Surface Sulfuration and Phosphorization Boosting Hydrogen Evolution Performance of Nickel Molybdate
作者单位E-mail
姜仁政 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142  
常峻华 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142  
高颖 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142  
张金凤 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142  
李孟江 沈阳化工大学材料科学与工程学院, 沈阳 110142  
谢英鹏 沈阳化工大学化学工程学院, 沈阳 110142 ypxie@syuct.edu.cn 
摘要: 首先通过水热过程在泡沫镍(NF)上生长出钼酸镍纳米棒阵列(NMO/NF),再依次利用水热硫化和气相磷化法改性钼酸镍纳米棒阵列获得三维自支撑析氢电催化剂(PS-NMO/NF)。研究表明,硫化作用诱导钼酸镍纳米棒阵列向类珊瑚球结构转变并形成具有高电化学活性表面积的无定形硫化物壳层,显著提高钼酸镍析氢反应(HER)活性。进一步磷化处理,表面形成的无定形磷酸盐与硫化物形成丰富的异质界面,促进了电子转移,进一步提升了电极的HER性能。在1 mol·L-1 KOH电解液中,电流密度为10 mA·cm-2时,PS-NMO/NF所对应的析氢过电势为93 mV; 100 mA·cm-2的电流密度所对应的析氢过电势仅为180mV,Tafel斜率为67 mV·dec-1,而且在20 h内可稳定运行,无明显衰减。
关键词: 钼酸镍  硫化  磷化  析氢反应
基金项目: 辽宁省教育厅面上项目(No.LJKZ0457)、中国博士后科学基金面上项目(No.2017M621137)、大连理工大学精细化工国家重点实验室开放基金项目(No.KF1708)、辽宁省自然科学基金联合基金计划(No.2021NLTS1210)和辽宁兴辽英才计划青年拔尖人才(No.XLYC2007193)资助。
Abstract: Herein, the nickel molybdate nanorods arrays supported on Ni foam (NMO/NF) precursor were firstly fabricated by hydrothermal method. Then the surface sulfidation and phosphating for NMO/NF were conducted in turn, to obtain a three-dimensional self-supported electrode (PS-NMO/NF). The sulfidation induces the formation of amorphous sulfides with significantly enhanced electrochemical active area on the surface of nickel molybdate (S-NMO/NF), as well as a coral-like sphere structure. Phosphates were induced on the surface of sulfides by subsequent phosphating. The formed sulfides/phosphates heterogeneous interfaces can promote the electron transfer and improve the hydrogen evolution reaction (HER) performance of NMO. In 1 mol·L-1 KOH electrolyte, when the current density was 10 and 100 mA·cm-2, the corresponding HER overpotential of PS-NMO/NF was 93 and 180 mV, respectively. The Tafel slope of PS-NMO/NF was 67 mV·dec-1, and it had good stability within 20 h of running.
Keywords: nickel molybdate  sulfidation  phosphating  hydrogen evolution reaction
投稿时间:2022-03-21 修订日期:2022-06-26
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姜仁政,常峻华,高颖,张金凤,李孟江,谢英鹏.表面硫化和磷化提升钼酸镍的析氢性能[J].无机化学学报,2022,38(9):1729-1738.
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