多孔二元过渡金属纳米片阵列电极制备及电催化析氢研究

摘要

碱性电解液中,电解水析氢的H_(2)O解离过程非常缓慢,造成析氢反应较高的过电位和Tafel效率.选择具有本征高析氢活性的合金催化剂与水解离中心-过渡金属氧化物复合,并进一步优化复合物形貌结构,被证明是解决这个科学问题的重要策略.我们报道一例新颖的二元过渡金属纳米片阵列自支撑电极(MoO_(3-x)-MoNi_(4)@NF),多孔MoO_(3-x)纳米片阵列均匀生长在泡沫镍电极表面,纳米片表面镶嵌着MoNi_(4)合金纳米颗粒,多孔的纳米片阵列使得催化剂具有高的比表面积(57 m^(2)/g)和丰富的活性位点.在碱性电解液中(1 mol/L KOH),MoO_(3-x)-MoNi_(4)@NF仅需要过电位30 mV就能达到10 mA·cm^(-2)电流密度,如此低的过电位超过了贵金属催化剂20%Pt/C(32 mV).同时,MoO_(3-x)-MoNi_(4)@NF具有超低的Tafel斜率,仅为31 mV dec^(-1),如此低的Tafel斜率得益于Ni-Mo合金与MoO_(3-x)之间的协同催化剂作用的发挥,MoO_(3-x)可以有效促进H_(2)O解离并释放Hads,MoNi_(4)纳米颗粒作为Hads吸脱附位点可以促进H_(2)生成,这使得该催化剂有望替代贵金属铂用作碱性电催化析氢领域.