镍基金属氧化物活性阴极的制备和应用性能的研究

通过热分解法制备了不同掺杂金属配比的镍基金属氧化物活性阴极,考察了不同掺杂金属配比对活性阴极析氢过电位和长期稳定性的影响。在工业化试验条件下测试了活性阴极在高碱浓度中的抗Fe2+中毒和抗反向电流氧化的性能。用稳态极化法测定了镍基金属氧化物活性电极的极化曲线,通过X-射线衍射仪和扫描电镜分析解释了活性阴极在碱性溶液中的析氢行为,并探讨了在碱液中的电催化反应机制。以铁阴极为对照,采用热分解法制备的镍基金属氧化物活性阴极具有很好的电催化性能、长期使用稳定性、抗反向电流氧化作用和抗Fe2+中毒等性能。     

电化学技术制备高效析氢电极

采用电镀及复合电镀技术,制备出Ni、Ni-Mo、Ni-S、Ni-Co-Mo复合电极和Ni-S-Co-Mo纳米晶复合电极,并测试了以上各电极在1mol／L AlCl3溶液中的阴极极化曲线。结果表明,Ni-S合金电极、Ni-Co-Mo复合电极均具有较高的析氢电催化活性,而Ni-S-Co-Mo纳米晶复合电极的析氢电催化活性超过了Pt,具有很大的实用价值。     

析氢电催化剂Ni—Mo—Pb合金的研究

用电沉积法得到了非晶态Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ合金，该事金在碱性溶液中对氢的阴极析出具有很好的电催化活性，并有良好的可逆性和稳定性。给出了Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ电极上析氢反应的有关动力学参数。用稳态极化测量和ＸＲＤ对Ｎｉ－Ｍｏ－Ｐｂ电催化剂进行了表征。     

钴钨复合电极在碱性介质中的电催化析氢性能

为提高电极的电催化析氢性能,在钴电沉积中加入钨粉,制得钴钨复合电极,采用阴极极化曲线法、交流阻抗技术和扫描电子显微技术研究了电极在碱性介质中的催化析氢性能。与钴电极相比,钴钨复合电极表面粗糙,具有较大的交换电流密度和较小的析氢反应电阻。结果表明：复合电极的电催化析氢性能优于钴电极。     

提高析氢阴极电催化活性的方法及其进展

提高析氢阴极电催化活性的方法及其进展李青莲，曲永和（陕西省物理化学研究所西安７１００６１）对于影响析氢阴极电催化活性的主要因素和金属元素性质与析氢电催化活性的关系，我们已进行了初步的讨论￣［１，２］。提高析氢阴极的活性的方法归纳为三类：一是在阴极电解...     

恒电位沉积制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极

在电解水析氢析氧过程中,反应生成的气体易粘附粉末状电极的表面,形成严重的"气泡屏蔽效应"。因此制备出电催化性能优异且超疏气纳米结构电解水电极具有重大意义。通过选取具有亲水性的本征材料,利用恒电位沉积与高温缓慢氧化制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极,并研究了其作为电解水催化剂的析氢析氧活性以及超疏气性能。     

Pt-WC/Ti电极在酸性介质中的电催化析氢性能

通过复合电沉积技术制备出Ｐｔ－ＷＣ／Ｔｉ电极,并研究了Ｐｔ－ＷＣ／Ｔｉ电极在酸性介质中的电催化析氢性能,实验结果表明：复合电极的电催化析氢性能高于镀铂电极,性能的提高完全归因于电极比表面积的增加,该复合电极代替铂电极的使用具有一定的意义。     

含磷的镍基合金对氢析出的电催化活性的研究

用电沉积的方法制备了镍磷、镍钴、镍钴磷及镍铈磷合金电极,并用电化学和ＸＰＳ等方法研究了上述电极对析氢反应的电催化活性、电极的电子结构及析氢机理。实验结果表明：在镍钴合金中加入第三元素磷以后,引起合金中的金属原子的未配对ｄ电子向Ｐ转移,使得合金中的电子结构和各元素的电子结合能发生变化,导致吸附氢键强度的改变,使之有利于氢析了。镍钴磷及镍铈磷合金电极对析氢反应具有较高的催化活性。     

金属有机骨架衍生的自支撑Co9S8/Ni3S2纳米片阵列用于高效电催化分解水性能研究

采用简单、可控的阳离子交换法和水热法在导电基底上成功构筑了具有自支撑纳米片阵列结构的Co_9S_8/Ni_3S_2电催化剂,在碱性电解液(1 mol/L KOH)中,采用三电极体系分别研究了Co_9S_8/Ni_3S_2的电催化析氧和析氢性能。在析氧性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取50、100 mA/cm~2的催化电流密度所需要的过电位仅为230、280 mV。而在析氢性能测试中,Co_9S_8/Ni_3S_2/NF电催化剂获取-100 mA/cm~2的催化析氢电流密度所需的过电位仅为129 mV,同时该催化剂表现出了优异的电催化稳定性,其优异的电催化性能归因于其自支撑纳米片阵列结构,可提供更多的活性位点。     

电沉积La—Mo—ZrO2及其性能的研究

通过复合电沉积制备La-Mo-ZrO2/Ti电极,测试表明:La-Mo-ZrO2镀层结合力强,硬度高,耐蚀和耐热性能优良.阴极极化曲线表明:以钛基电沉积La-Mo-ZrO2复合镀层作为阴极,在质量浓度为300 g/L的NaCl溶液中,60℃,Jk=30mA/cm2电解,能降低氢超电势605 mV.结果表明:以钛基电沉积La-Mo-ZrO2复合镀层是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加完全归因于电极比袁面的增加.     

碱性电解水析氢电极的研究进展

电解水制氢将成为未来绿色制氢工业的核心技术。研究新型阴极材料以有效降低阴极过电位,对降低电解水能耗和设备成本、提高生产稳定性和安全性,具有十分重要的现实意义。本文主要对碱性水溶液电解制氢工业的析氢阴极材料进行综述。围绕电极结晶结构设计和尺寸结构设计两个主要的电极发展方向,重点介绍了3类基于电沉积制备技术的Ni基电极材料:合金析氢电极、复合析氢电极、多孔析氢电极。分析了当前析氢电极在实验研发与工业应用中存在的问题。指出采用电沉积法,制备催化活性更高且适用于工业电解环境的多元复合电极材料将是今后析氢电极发展的趋势。     

Phosphate-bonded composite electrodes for hydrogen evolution

A new process of cementing metallic powders to produce high surface area cathodes for alkaline water electrolysis is described. The binding compound is a tridimensional polymer of aluminium phosphate (AlPO₄). Phosphate-bonded composite electrodes give a low-polarization performance for hydrogen evolution in 1m KOH aqueous solution in the case of 95 wt% Pt and 98 wt% Ni. When electrode materials are prepared with nickel powder, the electrocatalytic activity for the hydrogen evolution reaction, the chemical stability and the electrical conductivity depend on the Ni content and morphology of the electrode. The best performance and chemical stability with Ni as the starting material are obtained for spiky filamentary particles produced by the decomposition of nickel carbonyl.     

3D Network nanostructured NiCoP nanosheets supported on N-doped carbon coated Ni foam as a highly active bifunctional electrocatalyst for hydrogen and oxygen evolution reactions

A highly active bi-functional electrocatalyst towards both hydrogen and oxygen evolution reactions is critical for the water splitting. Herein, a self-supported electrode composed of 3D network nanostructured NiCoP nanosheets grown on N-doped carbon coated Ni foam (NiCoP/NF@NC) has been synthesized by a hydrothermal route and a subsequent phosphorization process. As a bifunctional electrocatalyst, the NiCoP/NF@NC electrode needs overpotentials of 31.8 mV for hydrogen evolution reaction and 308.2 mV for oxygen evolution reaction to achieve the current density of 10 mA·cm⁻² in 1 mol·L⁻¹ KOH electrolyte. This is much better than the corresponding monometal catalysts of CoP/NF@NC and NiP/NF@NC owing to the synergistic effect. NiCoP/NF@NC also exhibits low Tafel slope, and excellent long-term stability, which are comparable to the commercial noble catalysts of Pt/C and RuO₂.     

Recent advance in transition metal oxide-based materials for oxygen evolution reaction electrocatalysts

Using renewable energy to electrolyze water to produce hydrogen is the only way to realize a green hydrogen economy. At present, the large-scale application of this technology is encumbered by the relatively low activity and stability of oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts. The use of cost-effective catalysts can significantly reduce the overpotential of oxygen evolution and improve the economics and power conversion efficiency of the hydrogen production process from electrolysis of water. Among the various candidates, the transition metal oxide-based (TMOs) materials show great prospects and receive ever-increasing research interests because of their diversified surface/bulk structures, natural enrichment, easy accessibility and environmental friendliness. In this review, the latest tactics aiming at enhancing activity via increasing the accessible active sites and promoting intrinsic activity have been summarized. In addition, with special emphasis on the long-term stability, the up-to-data strategies for elevating the stability are introduced. Finally, conclusions and perspectives are also presented.     

过渡金属氧化物催化析氧反应研究进展

利用可再生能源电解水制氢,是实现绿色氢能经济的必由之路。现阶段,电解水过程的阳极析氧反应过电位较高,催化剂性能不稳定,制约着该技术的工业化应用。使用经济高效的催化剂,可显著降低析氧过电位,提高电解水制氢过程的经济性和电能转化效率。在各类析氧催化剂材料中,过渡金属氧化物(TMOs)由于晶体结构多样、储量丰富、环境友好、易于制备以及活性较高等优点,受到了越来越多的关注。本文从活性和稳定性出发,总结分析了近年来过渡金属氧化物催化析氧反应的研究进展,并对其未来的发展提出了建议与展望。     

铁硼基海绵催化电极的制备及其高效析氢性能

采用温和化学镀法在非导电基底材料聚氨酯海绵(PU)上成功制备了NiB@Fe–B/PU催化电极,并通过掺杂少量第三种元素,如钴、钼等金属元素制备了NiB@Fe–Co–B/PU和NiB@Fe–Mo–B/PU催化电极。结果表明,掺杂钴、钼可明显提升NiB@Fe–B/PU催化电极的析氢性能,其中掺杂钴的性能更优。在0.5 mol/L缓冲液(磷酸缓冲盐溶液,PBS)中,NiB@Fe–Co–B/PU电极的析氢反应(HER)过电位仅为161 mV(电流密度, j=50 mA/cm2),塔菲尔斜率为68.24 mV/dec,且在过电位为61 mV下能够稳定工作24 h以上,电化学稳定性良好。     

电沉积法制备高活性析氢电极

高活性阴极材料在电化学工业中具有重大的应用价值。介绍了电沉积积法制备高活性析氢电极的发展，现状及应用前景。     

循环伏安法电沉积镍-钴-磷/泡沫镍电极及其析氢催化活性研究

以泡沫镍(NF)为基体,采用循环伏安(CV)电沉积法制备Ni-Co-P/NF催化电极,电沉积液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 0.07 mol/L,CoSO4·7H2O 0.03 mol/L,NaH2PO2·H2O 0.6 mol/L,扫描电位区间−0.6~−1.2 V(相对于饱和甘汞电极),扫描速率0.01 V/s,扫描14次。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了电极的表面形貌和元素组成。通过阴极极化曲线和塔菲尔斜率对比了NF、Ni-P/NF和Ni-Co-P/NF电极在1 mol/L NaOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中的析氢催化活性,并通过循环伏安和电流密度−时间曲线测试了电极的稳定性。结果表明,Ni-Co-P/NF电极在碱性和酸性条件下都表现出优于Ni-P/NF的析氢活性和稳定性。     

几种多孔电极材料镓电沉积性能的研究

在工业上,稀散金属镓通常是从碱性溶液中电解提取得到的。在镓电解过程中,由于析氢副反应和传质速率低的原因导致镓电沉积的电流效率很低。本工作采用三维多孔电极电沉积镓,利用三维多孔电极发达的表面积促进镓电沉积过程,研究了不同电极材料(泡沫金属和多孔碳)的析氢特性,结合不同电解温度和电流密度下各材料的镓电沉积行为,揭示三维多孔电极上镓电沉积的特性规律。结果表明,泡沫铜和石墨毡(GF)具有较低的析氢活性,但两种电极的镓电沉积性能差别很大。其中泡沫铜表现出最佳的镓电沉积性能,在温度为40℃、电流密度为0.1 A/cm²条件下镓电沉积的电流效率(QE)达到22.5%,远高于铜片电极(10.7%);而相同条件下,GF电极的QE值仅为9.6%,低于铜片,这与电极表面的疏水性有关。具有较高析氢活性的泡沫铁、泡沫镍和网状玻璃碳(RVC)电极的镓电沉积过程受电解温度和电流密度的影响较大。在高电流密度下,泡沫铁电极表现出仅次于泡沫铜的QE值,在低电流密度下难以发生镓的电沉积;泡沫镍和RVC电极仅在低于镓熔点(20℃)的条件下发生镓的电沉积,在高于镓熔点(40℃)的条件下,由于电沉积的液态镓...