| NiCu/ZnO异质结光热电催化剂用于高效析氢反应 |
| NiCu/ZnO heterostructure photothermal electrocatalyst for efficient hydrogen evolution reaction |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 靳浩东 | 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093 | | | 刘青青 | 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093 | | | 师朝阳 | 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093 | | | 魏丹阳 | 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093 | | | 于杰 | 昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093 | | | 徐旭辉 | 昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093 | | | 徐明丽 | 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093 | xumingli0326@126.com |
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| 摘要: 通过溶剂热-电沉积法成功制备了一种具有丰富活性位点的镍铜合金/氧化锌/泡沫镍(NiCu/ZnO/NF)异质界面结构复合催化剂，并对其形貌结构、物相构成、析氢反应(HER)性能、光热性能和全解水性能进行了测试和分析。研究表明：NiCu/ZnO/NF具有优异的HER催化性能，在10 mA·cm-2的电流密度下所需的过电位仅为25 mV。高效的催化活性可能是由于NiCu/ZnO异质界面结构的协同效应加快了电子转移速率和优化了HER过程。此外，NiCu/ZnO/NF还表现出了优异的光热转换性能，在光照条件下其HER过电位显著降低，在10 mA·cm-2的电流密度下过电位降低至8 mV。此外，将NiCu/ZnO/NF集成到自设计的电解槽-热电装置进行全解水反应，其在50 mA·cm-2电流密度时的槽电压低至0.88 V。 |
| 关键词: 电催化剂|NiCu/ZnO复合材料|异质界面|析氢反应|电解水|集成热电装置 |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.12364044)、云南省重大科技专项资助项目(No.202402AG050008)、云南省科技计划资助项目(No.202303AK140022)和云南贵金属实验室科技计划项目(No.YPML-20240502003)资助。 |
| Abstract: A nickel-copper alloy/zinc oxide/nickel foam (NiCu/ZnO/NF) heterojunction structure composite catalyst with abundant active sites was successfully synthesized by the solvothermal-electrodeposition method. The morphology, phase composition, electric catalytic hydrogen evolution reaction (HER) performance, photothermal performance, and overall water decomposition performance of the catalyst were tested and analyzed. The experimental results demonstrated that the NiCu/ZnO/NF exhibited excellent HER catalytic performance, requiring only an over-potential of 25 mV at a current density of 10 mA·cm-2. The efficient catalytic activity can be attributed to the synergistic effect of the NiCu/ZnO heterojunction structure, which accelerates the electron transfer rate and optimizes the HER process. Moreover, the NiCu/ZnO/NF also demonstrated outstanding photothermal conversion performance, significantly reducing its HER overpotential under illumination conditions, and the overpotential decreased to 8 mV at the current density of 10 mA·cm-2. In addition, the integration of NiCu/ZnO/NF into a self-designed electrolytic cell-thermoelectric device enabled whole water decomposition reaction at a cell voltage as low as 0.88 V at a current density of 50 mA·cm-2. |
| Keywords: electrocatalyst|NiCu/ZnO composite material|heterojunction|hydrogen evolution reaction|electrolysis of water|integrated thermoelectric device |
| 投稿时间：2025-02-17 修订日期：2025-04-24 |
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