NiCo层状双氢氧化物负载痕量Pt的催化析氢研究

摘要

降低铂的用量,提升铂基催化剂在碱性环境中的析氢反应性能,是电解水工业化应用的一个关键问题.本工作是在三电极体系中,以Pt丝对电极为Pt源,采用简单易于控制的循环伏安(Cyclic voltammetry,CV)电化学沉积方法,在水热制备的镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDHs)上实现了高分散Pt的痕量负载.利用NiCo-LDHs促进水的解离,Pt位点推动H的结合和脱附,有效解决Pt在碱性环境中析氢反应过程动力学滞缓的问题.在1 mol·L^(−1) KOH溶液中,在Pt负载量为30.4 g·cm^(−2)时,Pt-NiCo-LDHs电极驱动10 mA·cm^(−2)电流密度的过电位仅需要56 mV,塔菲尔斜率仅为43 mV·decade^(−1),摆脱了Volmer步骤的限制,展现了优异的析氢催化活性.在100 mV的过电位下,Pt-NiCo-LDHs的质量活性比商品化Pt/C电极高5.6倍.另外,Pt-NiCo-LDHs在100 h的恒电流测试中表现出了良好的稳定性.