NiFe-植酸复合物的室温制备及其全解水电催化性能

制备高稳定性、高活性双功能催化剂用于全解水制氢是氢能源大规模商业化应用的重要环节之一。本文以植酸(PA)、六水合氯化铁(FeCl_(3)·6H_(2)O)和六水合氯化镍(NiCl_(2)·6H_(2)O)为原料,采用两步室温浸渍法在泡沫镍(NF)上制备了片状无定形植酸-镍铁双金属复合材料(NiFe-PA)。采用线性扫描伏安法(LSV)考察了NiFe-PA修饰NF电极(NiFe-PA/NF)在碱性条件(1.0 mol/L KOH)的电解水催化性能。实验结果表明:由于NiFe双金属之间的协同效应,NiFe-PA/NF作为双功能催化剂显示出优越的析氧和析氢性能。NiFe-PA/NF电极在50 mA·cm^(-2)电流密度下析氧反应的过电位仅需220 mV;在10 mA·cm^(-2)电流密度下的析氢反应的过电位为135 mV。将NiFe-PA/NF组装成双电极系统用于全解水,达到10 mA·cm^(-2)电流密度的电池电压仅需1.61 V,低于贵金属催化剂体系RuO_(2)/NF||Pt-C/NF(1.64 V),同时,可满足2 V太阳能电池板在太阳光照条件下的驱动产氢。另外,基于PA金属配合物的高稳定性和抗腐蚀性能,NiFe-PA/NF在100 mA·cm^(-2)电流密度下的析氧反应和析氢反应催化稳定性可至少分别维持175 h和75 h,表明NiFe-PA/NF在高电流密度下具有高催化稳定性。