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調(diào)控電極表面潤(rùn)濕性增強(qiáng)電解水析氧的性能

來(lái)源: X-MOL 2017-08-07 11:53:24

對(duì)于應(yīng)用于水相的電催化分解水技術(shù)來(lái)說(shuō)，氣泡效應(yīng)引起的過(guò)電位是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。這是由于在電催化水裂解的過(guò)程中，隨著過(guò)電位的增加，工作電極表面將產(chǎn)生大量氣泡并附著于電極表面，而其中一部分氣泡不能立即脫離電極表面，這就會(huì)導(dǎo)致電極有效工作面積減小，增加反應(yīng)的過(guò)電位。材料表面的可潤(rùn)濕性對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型電催化劑有非常重要的影響，良好的催化劑表面潤(rùn)濕性不但有利于保證電催化劑發(fā)生作用的最佳固-液濕化環(huán)境，也有利于電極表面快速排出氣泡，避免生成的大量氣泡附著在電極表面，進(jìn)而降低氣泡過(guò)電位，加快電解水催化反應(yīng)的進(jìn)行。

近日，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的趙川教授（點(diǎn)擊查看介紹）團(tuán)隊(duì)使用簡(jiǎn)單的兩步策略，通過(guò)調(diào)控鎳鐵氫氧化物多孔納米片狀結(jié)構(gòu)的表面潤(rùn)濕性，成功制備了不同基底上生長(zhǎng)的鎳鐵氫氧化物/鎳鐵磷酸鹽組成的異相結(jié)構(gòu)電催化劑（NiFe/NiFe : Pi）。該兩步策略不僅能夠成功控制材料的表面形貌，而且極大地提高了電極材料表面的親水性。例如，磷酸化后，催化劑的表面接觸角從無(wú)磷酸修飾催化劑的129°降到了44°。該復(fù)合電極在堿性體系中進(jìn)行電化學(xué)析氧測(cè)試表明：由于電極表面形成細(xì)小的氣泡并迅速脫離電極表面，電極表現(xiàn)出良好的催化活性。具體來(lái)講，電極催化析氧達(dá)到10 mA?cm-2 和300 mA?cm-2 的過(guò)電勢(shì)分別為290 mV和340 mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面改性的鎳鐵氫氧化物電極。研究表明，電催化過(guò)程中，催化劑保持良好的開(kāi)放性多孔納米片結(jié)構(gòu)，極快的電荷轉(zhuǎn)移速率和良好的表面潤(rùn)濕性都有助于電解水析氧過(guò)程的進(jìn)行。

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