基于多相硫化镍铁的高效析氧电极材料

• 作者: 孙晓明 李亚平 李鹏松 段欣璇 赵秀萍 邝允
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 化学
• 关键词: 密度泛函理论计算 电化学分析 硫化镍 金属性 铁掺杂 电解水制氢 析氧反应 析氧电极
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 356-363
• 页数: 8页
• 分类号: O64

摘要

开发高效和低成本的析氧电极材料是工业电解水制氢技术发展道路上至关重要的技术难题.本文利用溶剂热方法将镍铁水滑石阵列转化为具有铁掺杂的多相硫化镍(NiS和Ni3S2)阵列,制备出一种具有高效析氧性能的电极材料.粗糙的纳米片表面有利于高活性位点的暴露.电化学分析表明其仅需要100 mV的过电位就可以达到10 mA cm^-2的电流密度,相对于镍铁水滑石阵列降低了130 mV.我们进一步通过密度泛函理论计算来揭示其活性提升机理,发现具有部分S氧化的Fe掺杂NiS可以极大地降低析氧反应中间体形成的阻力,从而加快催化反应进行,提高催化活性.另一方面,(Ni,Fe)S和(Ni,Fe)3S2与三维多孔泡沫镍结构有很好的结合作用,反应电子可以通过金属性的二硫化镍相进行高效传输,进一步加速析氧催化进程.