非晶态Ni-Mo-Co合金电极的制备和析氢性能

非晶态Ni-Mo-Co合金电极的制备和析氢性能     

含稀土的镍基合金的析氢电催化行为

用电沉积方法制备的Ni-Ce-P和Ni-La-P合金作阴极测得析氢阴极极化曲线,结果表明,合金电极上析氢速率比Ni电极上约大10倍,析氢电热政移＞200mV,显示出含稀土的镍基合金具有较高的析氢催化活性,根据XPS谱图讨论了析氢的电催化机制。     

p型单晶硅上电镀纳米Ni-W-P合金电极及其光照析氢研究

半导体;纳米晶;催化析氢;p型单晶硅上电镀纳米Ni-W-P合金电极及其光照析氢研究     

镍锡析氢活性阴极的电化学制备及其在碱性溶液中的电催化机理

采用恒电流电沉积法在铜箔基底上获得镍锡合金镀层电极. 电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明, 随着锡含量的增加, 镀层由镍晶胚与非晶镍锡构成的非晶态结构转变为Ni₃Sn₄与Ni₃Sn₂的混晶结构. 扫描电镜(SEM)分析发现, 非晶结构镍锡合金电极表面粒子分布均匀且粒径细小, Ni₃Sn₄与Ni₃Sn₂混晶结构的镍锡合金电极表面粗糙且断面呈分层自组装结构. 在25℃, 1 mol·L^-1 NaOH溶液中的稳态极化曲线表明非晶结构的镍锡合金电极具有良好的催化活性, 其析氢过电位仅为85 mV. 交流阻抗测试表明, 非晶以及混晶结构的镍锡合金在析氢电催化反应过程中由电化学吸附(Volmer)以及电化学脱附(Heyrovsky) 两个电荷转移过程控制, 且非晶结构电极相比于Ni₃Sn₄与Ni₃Sn₂混晶结构电极的高活性源于其活性氢具有更快的电化学吸附以及脱附速度.     

电沉积Ni－La合金上的阴极析氢行为

在电解水制氢工业中,为降低能耗人们在研制电催化活性高的析氢电极材料方面做了大量工作,主要有纯金属电极、合金电极及复合电极等.Arul Raj等用电沉积方法获得了Ni-Co,Ni-Zn,Ni-W及Ni-Cr等镍基合金电极,发现这些电极的析氢催化活性有很大差别.本文从电解质水溶液中制备了Ni-La合金电极,是一种理想的析氢电极材料.     

W离子注入Ni-Mo合金电极的析氢性能

本文在镍基上电沉积Ni-Mo合金层,用W^+束注入,得到活性和稳定性极佳的新型析氢电极。     

多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的制备与析氢性能

采用快速凝固结合脱合金化的方法制备了纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料,通过XRD、SEM、TEM、BET等对电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,通过线性扫描伏安法、Tafel斜率和计时电位等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果显示,制备的电极材料在10 mA·cm-2电流密度下Ni-Mo合金析氢活性最强,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,其表观交换电流密度为0.25 mA·cm-2,经10 000 s恒电流密度(100 mA·cm-2)电解后析氢过电位(η)仅增加39 mV,表现出优良的析氢稳定性。Ni-Mo合金电极比表面积的提高和本征催化活性的改善使其获得了更低的析氢过电位。     

电化学法制备Ni-W-P纳米线阵列电极及其催化析氢性能

采用二次氧化法制备了多孔阳极氧化铝(AAO)模板, 通过控制电位沉积技术在AAO模板内组装了Ni-W-P合金纳米线阵列. 在扫描电子显微镜(SEM)下观察到Ni-W-P纳米线表面光滑, 长约20 μm, 直径均匀(约为100 nm), 与AAO模板孔径基本一致. 阴极极化曲线和交流阻抗图谱(EIS)的测试结果表明, Ni-W-P合金纳米线阵列电极析氢反应(HER)电阻减小, 具有更高的催化析氢活性, 电流密度为10 mA·cm^-2时, 析氢极化电位较Ni-W-P合金电极正移约250 mV.     

电沉积纳米镍合金在海水溶液中的析氢性能

采用电沉积法获得Ni、Ni-Fe和Ni-Fe-C合金镀层电极, 在90 °C模拟海水(0.5 mol·L-1 NaCl, pH=12)的稳态极化曲线表明Ni-Fe-C合金电极具有最好的析氢催化性能. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察电极表面形貌、X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(HRTEM)分析合金的晶体结构, 发现电极材料的晶粒尺寸影响析氢催化性能, 晶粒尺寸越小析氢催化活性越好. 用电化学阻抗方法(EIS)研究电极析氢催化性能的本质原因, 结果表明电极表面活性点数目和电极的本质电催化活性对合金电极析氢催化活性有重要的影响.     

Mo对脱合金制备的Ni-Mo电极骨架结构与析氢性能的影响

采用快速凝固结合脱合金化方法制备了不同Mo含量的纳米多孔Ni-Mo合金,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和N₂吸附-脱附分析等对多孔合金的物相、形貌结构及孔径分布进行了表征,并通过线性扫描伏安、Tafel斜率、交流阻抗和循环伏安等方法测试了多孔合金电极的电催化析氢性能.结果显示,多孔合金电极材料在50 mA/cm²电流密度下析氢过电位随着Mo含量的增加先降低后升高,Ni_2.5Mo_2.5合金析氢活性最强,过电位为218 mV,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,交换电流密度为0.29 mA/cm²,经1000周循环后的极化曲线基本保持原状,50 mA/cm²电流密度下过电位增加3.67%,表现出优良的析氢稳定性.     

镍硫析氢活性阴极的电化学制备及其电催化机理

以硫代硫酸钠作为硫源, 在基本的瓦特浴镀液体系中通过恒电流电沉积方法获得了不同晶体结构的镍硫合金活性阴极. 通过能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对镀层的化学成分、晶体结构以及表面形貌进行了分析, 并对活性阴极的电催化活性以及析氢过程机理进行了研究. XRD测试结果表明, 随着镀层中硫含量的变化, 镀层的晶体结构呈现出非晶态/Ni3S2混晶和金属间化合物(Ni3S2)两种晶体结构, 其中, 硫含量为33.9%(原子分数)的非晶态/Ni3S2混晶结构的活性阴极在碱性溶液中具有很好的析氢活性, 其优良的析氢活性主要来自于Ni3S2很强的吸附氢能力. 交流阻抗的测试结果表明, Ni3S2金属间化合物的析氢过程只存在一个电化学反应步骤, 而非晶态/Ni3S2混晶镍硫合金活性阴极的析氢过程存在三个电化学反应步骤.     

The Study on Electrochemical Stability of Amorphous Ni-S Alloy Electrode

Development of cathode material which has low HER (hydrogen evolution reaction) overpotential and high durability is significant to electrolysis industry and antifouling with electrolyzing seawater. The amorphous Ni-S alloy electrode was prepared by means of electrodeposition. Its electrocatalytic activity and stability for HER in 5 mol/L NaOH solution at 353 K was investigated. The result showed that the amorphous Ni-S alloy in which sulphur content is 29.4%, has high electrocatalytic activity and excellent stability. In addition, the morphology and phase structure of the NiS_x alloy electrode before and after electrolysis were studied by SEM (scanning electron microscope) and XRD (X-ray diffraction).     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N2吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安(LSV)曲线、交流阻抗(EIS)谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明:在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N₂吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安（LSV）曲线、交流阻抗（EIS）谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明：在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

Electrochemical deposition and characterization of NiCu coatings as cathode materials for hydrogen evolution reaction

In this study, NiCu composite coatings were electrochemically deposited on a copper electrode (Cu/NiCu) and characterized by atomic absorption spectroscopy (AAS), scanning electron microscopy (SEM) and scanning electrochemical microscopy (SECM) techniques in view of their possible applications as electrocatalytic materials for the hydrogen evolution reaction (HER). The HER activity of the prepared electrodes were studied in 1 M KOH solution by cathodic current–potential curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. It was found that, the NiCu coating has a porous structure and good electrocatalytic activity for the HER in alkaline medium. The HER activity of the Cu/NiCu electrode was higher than uncoated (Cu) and Ni coated (Cu/Ni) copper electrodes. Its catalytic activity was related to the porosity as well as synergistic interaction of Ni and Cu.     

NiCoP 1D nanothorns grown on 3D hierarchically porous Ni films for high performance hydrogen evolution reaction

Highly efficient,cost-effective,and durable electrocatalysts for hydrogen evolution reaction(HER)in water splitting is crucial for ene rgy conversion and sto rage.Herein,we report NiCoP 1D nanothorn arrays grown on 3D porous Ni film current collectors(Ni/NiCoP)as the novel electrocatalytic electrodes.The 3D hierarchically porous nickel films containing large 7±2μm pores and small pores less than 1μm are obtained through using hydrogen bubbles dynamic template method.The NiCoP 1D nanothorns are about 70 nm in diameter and 4-8μm in length.The porous Ni/NiCoP electrocatalytic electrodes demonstrate much higher catalytic activity and remarkable stability for long-term HER.The excellent electrocatalytic performance might be attributed to the inherent nature of highly catalytic active NiCo bimetal phosphides and the unique architecture of 1D nanothorn active materials directly integrated on the 3D hierarchically porous metallic nickel conductive skeletons.The developed electrode has been fabricated to the integrated solar-driven seawater-splitting system.     

镍铜合金立方体纳米晶的脉冲电沉积及电催化析氢性能

以泡沫镍(NF)为基体, 采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni, Cu为主晶相、 平均粒径为70 nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(NiCu/NF). 在电催化析氢反应中, NiCu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 在1.0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86 mV, 催化24 h的电位波动仅为12 mV. 二级复合纳米立方体结构使NiCu/NF展现出15.5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA), 为电催化反应提供了大量催化活性位点, 也为电极表面的电荷传输、 物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及NiO/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性, 使镍基材料本征析氢活性得以改善, 三者协同促进了NiCu/NF电催化活性的提升. NiCu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理, 反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定.     

Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti的制备及其电催化水分解性能

以钛网为基底,采用电沉积法制备了Ni-Fe/Ti析氧电极,然后将得到的Ni-Fe/Ti电极通过固相硫化制备了Ni-Fe-S/Ti析氢电极. 分别考察了电沉积液中Ni ²⁺/Fe ³⁺离子摩尔浓度比和硫脲加入量对Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti结构和电化学性能的影响. 结果表明,随着电沉积液中Ni ²⁺含量的增加,Ni-Fe/Ti电极析氧性能先增强后减弱,Ni9Fe1/Ti电极具有最好的析氧性能;随着硫脲加入量的增加,Ni-Fe-S/Ti电极析氢性能呈现先增强后减弱的趋势,Ni9Fe1S0.25/Ti电极具有最好的析氢性能. 在50 mA·cm ^-2下,Ni9Fe1/Ti电极的析氧过电位为280 mV,Ni9Fe1S0.25/Ti电极的析氢过电位为269 mV,且均具有很好的稳定性. 将Ni9Fe1/Ti与Ni9Fe1S0.25/Ti分别作为阳极和阴极进行电催化全水分解,电流密度达到50 mA·cm ^-2所需电势仅1.69 V,表现出很好的全水解催化性能.