自支撑Cu/α⁃FeOOH/泡沫镍复合催化剂氧化甲醇耦合电解水高效制氢

采用一步溶剂热法在泡沫镍(NF)基底上原位生长Cu/α⁃FeOOH纳米复合材料,制备了自支撑Cu/α⁃FeOOH/NF催化剂。相比于α⁃FeOOH/NF催化剂,Cu的引入为α⁃FeOOH的生长提供了更多的附着点,使得催化剂表面更加粗糙,并增大了催化剂与反应物的接触面积。Cu和无定形的α⁃FeOOH之间存在晶态和非晶态的异质界面,改变了催化剂的电子结构,促进电子从Ni、Fe向Cu转移,从而显著增强了催化剂对甲醇的吸附和氧化。电化学测试表明,Cu/α⁃FeOOH/NF催化剂具有优异的甲醇氧化反应(MOR)和析氢反应(HER)性能。在Cu/α⁃FeOOH/NF催化剂同时作为阴极、阳极的Cu/α⁃FeOOH/NF||Cu/α⁃FeOOH/NF HER⁃MOR耦合电解水系统中,达到10 mA·cm^(-2)电流密度所需的电压比直接全水解系统降低了125 mV,且在较大电压(2.4 V)下能够稳定反应96 h。此外,阳极MOR产生了价值更高的甲酸盐,1.80 V下生成甲酸盐的法拉第效率高达97%。