為了解決Pt基催化劑成本較高的問題,使用電弧放電和高溫碳化兩步法制備了一種碳納米片負載碳化鉬納米顆粒的非貴金屬催化劑。通過X-射線粉末衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)對催化劑的晶體結構、形貌、碳化鉬顆粒尺寸進行了表征分析。結果表明,700℃碳化得到的碳化鉬/碳納米片復合催化劑(Mo₂C/CNS)在酸性電解質(zhì)溶液中表現(xiàn)出優(yōu)異的析氫性能。在-10 mA/cm²的電流密度下過電位為-221 mV,塔菲爾(Tafel)斜率為68.1 mV/dec,并且1 000圈CV掃描后過電位沒有明顯下降,顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性。

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【部分圖文】：

圖2MoOx/CNS(a,b)、Mo2C/CNS-700(c,d)、Mo2C/CNS-800(g,h)的TEM圖和粒徑統(tǒng)計圖以及Mo2C/CNS-700的HRTEM圖(e)和SAED圖(f)

由圖2aMoOx/CNS樣品的TEM圖可知,納米顆粒均勻負載在碳納米片上,粒徑統(tǒng)計結果(圖2b)顯示平均粒徑為7.11nm。這是因為在電弧放電過程中,高溫蒸發(fā)出的碳納米片與溶液中的鉬前軀體發(fā)生反應,使鉬酸根離子熱分解后錨釘在碳納米片層之中。由圖2cMo2C/CNS-700的....

圖1MoOx/CNS、MoOx/CNS-600、Mo2C/CNS-700和Mo2C/CNS-800的XRD譜圖

由圖1可知,MoCx/CNS樣品可以發(fā)現(xiàn)在26.2°處的衍射峰為C的(002)晶面特征峰,在26.03,36.78,53.51,60.20,66.45°處衍射峰分別對應著MoO2(-111)、(200)、(-312)、(031)和(202)晶面(PDF#32-0671),在40.....

圖3MoOx/CNS、MoOx/CNS-600、Mo2C/CNS-700、Mo2C/CNS-800和商用Pt/C催化劑在0.5mol/L的H2SO4溶液中的LSV曲線(a)和其對應的塔菲爾曲線(b)

Tafel斜率是表現(xiàn)HER能力的另一個重要參數(shù)。對測試獲得的Tafel曲線采用塔菲爾公式進行線性擬合,公式為|η|=a+blog(|j|),其中η為過電位,j為電流密度,b是所求Tafel斜率[12]。在相同電流密度下,過電位越小,如果Tafel斜率越小,表明在很小的過電位....

圖4MoOx/CNS-600,Mo2C/CNS-700,Mo2C/CNS-800的Nyquist曲線(a)和Mo2C/CNS-700催化劑的穩(wěn)定性測試(b)

另外穩(wěn)定性也是衡量HER催化劑的重要指標之一。由圖4b可知,在經(jīng)過1000圈CV曲線掃描之后,Mo2C/CNS-700在10mA/cm2電流密度下過電位只有輕微的下降(4mV),表明了該復合催化劑具有優(yōu)異的電化學反應穩(wěn)定性。3結論

本文編號：4001017