华中科技小大教AM：镍铁硫化物衍去世的NiFe羟基氧化物做为下效的氧析出催化剂 – 质料牛

发布时间：2024-11-07 03:36:32 来源： 作者：

【引止】

随着情景问题下场战能源惊险的华中化物化剂日益宽峻，若何操做净净战可延绝的科技新能源替换化石燃料，已经受到钻研职员的小大效普遍闭注。正在新能源的镍牛制备战转化操做中，氧析出反映反映（OER）被感应是铁硫电解水制氢战金属-空气电池等操做中的闭头法式圭表尺度。古晨，衍去氧化氧析商用OER催化剂同样艰深为IrO2战RuO2等罕有贵金属，羟基若何削减催化剂中贵金属的物做为下用量，制备自制、出催下效的质料OER催化剂，已经成为电化教钻研者们的华中化物化剂尾要课题。

【功能简介】

远日，科技华中科技小大教李箐教授战韩国蔚山国坐科教足艺钻研所Jaephil Cho教授（配激进讯）等人正在Advanced Materials上宣告题为“NiFe (Oxy) Hydroxides Derived from NiFe Disulfides as an Efficient Oxygen Evolution Catalyst for Rechargeable Zn–Air Batteries: The 小大效Effect of Surface S Residues”的论文。论文第一做者为华中科技小大教王谭源。镍牛做者操做镍铁的铁硫硫化物做为先驱体，经由历程简朴的水热氧化历程制备了Ni_6/7Fe_1/2-OH催化剂质料。催化剂正在10 mA/cm²的电流稀度下，展现出190 mV的OER反映反映过电位，并正在锌空气电池的测试中展现出劣秀的功能。此外，做者收现氧化历程中，盈利的硫元素能降降OER反映反映中O*战OH*正在铁簿本上的吸附能，对于后退OER反映反映的活性具备尾要意思。

【图文剖析】

图1: Ni_xFe_1-xS₂、Ni_6/7Fe_1/7-OH-2战Ni_6/7Fe_1/7-OH-6的制备格式及SEM图（a）；Ni_6/7Fe_1/7-OH-2的TEM图（b）战HRTEM（c）图；Ni_xFe_1-xS₂、Ni_6/7Fe_1/7-OH-2战Ni_6/7Fe_1/7-OH-6的XRD比力图（d）

论文所回支的Ni_6/7Fe_1/7-OH-6是经由历程两步法制备的：起尾做者操做水热法制备了Ni_xFe_1-xS₂，进而操做过氧化氢水热法对于其妨碍氧化处置。XRD隐现了随着氧化时候的删减，质料逐渐从NiS₂转化为Ni(OH)₂的历程。而SEM图批注质料正在转化历程中，纳米线逐渐酿成纳米片。

图2:不开比例的镍铁催化剂与商品化IrO₂催化剂的LSV比力图（a）战tafel直线比力图（b）；催化剂不开的氧化时候的LSV比力图（c）；催化剂背载碳纳米管先后的LSV比力图（d）及其正在210 mV过电位下的交流阻抗谱比力图（e）；Ni_6/7Fe_1/7-OH-6正在10 mA/cm²电流稀度下的晃动性测试（f）。

做者谈判了镍铁催化剂载OER中的功能，患上出Ni_6/7Fe_1/7-OH-6为最佳的OER催化剂，正在背载碳纳米管后，10 mA/cm²电流稀度下的过电位低至190 mV，且正在较少时格外，贯勾通接较好的晃动性。

图3: Ni_xFe_1-xOOH、Ni_xFe_1-xOOH-S-1战Ni_xFe_1-xOOH-S-2正在OER反映反映中的DFT合计

做者感应，Ni_xFe_1-xS₂正在转化为Ni_xFe_1-xOOH的历程中，部份硫簿本会残留正在质料上，并扩散正在质料概况上（S-1）战概况内（S-2）。DFT合计下场概况，相对于不露硫的Ni_xFe_1-xOOH，Ni_xFe_1-xOOH-S-1战Ni_xFe_1-xOOH-S-2对于O*战OH*展现出更好的吸附能，特意是Ni_xFe_1-xOOH-S-2的△G_O-△G_OH的值从1.73 eV降降至1.22 eV，极小大天改擅了质料对于OER反映反映的催化功能。

【论断】

该钻研操做NiFe硫化物做为先驱体，制备了NiFe羟基氧化物做为下效的OER催化剂，正在10 mA/cm²的电流稀度下展现出劣秀的过电位战塔菲我斜率，真现了对于OER催化活性的赫然改擅。其中，硫元素不但做为催化剂先驱体，而且借降降了OER反映反映中O*战OH*的吸附能，增长了OER反映反映的妨碍。那为OER催化剂的钻研战设念提供了新的思绪。

文献链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201800757（Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201800757）

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