采用脫合金化結(jié)合膠體聚沉的方法制備了納米多孔Ni/RuO₂、Ni-Mo/RuO₂復(fù)合電極材料。通過X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）對電極材料的物相、元素組態(tài)、形貌結(jié)構(gòu)、孔徑大小和結(jié)晶度進行表征,并通過線性掃描伏安、交流阻抗以及循環(huán)伏安等方法測試多孔電極的電催化析氫性能。分析結(jié)果顯示:RuO₂由于聚沉作用包覆在Ni基合金的骨架表面。Mo的加入使Ni-Mo合金非晶化的同時,促使其骨架細化,形成雙連續(xù)的納米多孔結(jié)構(gòu)。Mo與RuO₂的加入以及Mo含量的增加均提高了電催化析氫性能。納米多孔Ni_2.5Mo_2.5/RuO₂復(fù)合電極在50 mA·cm^-2的電流密度下析氫過電位為182 mV。 

【文章來源】：無機化學(xué)學(xué)報. 2020,36(09)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

Ni?Mo/RuO2的高分辨XPS圖

作為電催化劑，持久性與穩(wěn)定性同樣是衡量其催化應(yīng)用價值的重要指標。我們先將Ni2.5Mo2.5與Ni3Mo2合金在1 mol·L-1NaOH電解液中進行了持續(xù)循環(huán)1 000圈的循環(huán)伏安測試(100 mV·s-1,-1.4～-0.9 V)，得到的析氫極化曲線如圖11所示。對比發(fā)現(xiàn)，在50 mA·cm-2陰極電流密度位置處，經(jīng)耐久實驗后Ni2.5Mo2.5電極電位僅負移了8 mV，過電位增加3.67%;Ni3Mo2電極電位負移了11 mV，過電位增加4.82%，由此可見納米多孔Ni2.5Mo2.5具有更佳的析氫穩(wěn)定性。結(jié)合SEM分析可知，該合金具有完整連續(xù)的多級納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大量雙連續(xù)的孔道為電極反應(yīng)提供廣闊的H吸附點，可以接收容納巨量的活性H在電極表面發(fā)生電化學(xué)吸附和電化學(xué)脫附反應(yīng)；另外次級網(wǎng)更細的納米韌帶表面活性較高，使得電極反應(yīng)活化能降低，比表面積增大的同時也降低了電極的真實電流密度，所以Ni2.5Mo2.5具有良好的析氫穩(wěn)定性。同時我們也對析氫過電位最低的Ni2.5Mo2.5RuO2復(fù)合電極在1 mol·L-1NaOH電解液中進行持續(xù)1 000圈循環(huán)伏安耐久實驗(100 mV·s-1,-1.4～-0.9 V)，如圖12所示。對比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)1 000次循環(huán)后的極化曲線基本保持原狀，在50 mA·cm-2陰極電流密度位置處，Ni2.5Mo2.5/RuO2電極電位僅負移了5mV，過電位增加2.75%，該增加量較Ni2.5Mo2.5電極降低了0.92%，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的析氫穩(wěn)定性與耐久性，這可歸因于RuO2優(yōu)異的耐腐蝕性能和強抗金屬中毒力。

圖2為Ni?Mo?Al合金脫合金后的XRD圖。由圖可見，Ni5Al95脫合金后在2θ為44.5°、51.8°、76.4°、92.9°位置處出現(xiàn)了4個明顯的衍射峰，分別對應(yīng)面心立方結(jié)構(gòu)Ni相(PDF No.04?0850)的(111)、(200)、(220)與(311)晶面，并無其他相的衍射峰出現(xiàn)，說明前驅(qū)體Ni5Al95已完全脫合金化，從而獲得了純Ni相。Ni3Mo2Al95脫合金后在2θ為44.1°和51.4°處出現(xiàn)2個寬化的衍射峰，Ni2.5Mo2.5Al95脫合金后也在相同2θ附近出現(xiàn)了強度很微弱的衍射峰，此處的衍射峰較標準Ni的衍射峰均向低角度偏移。這是由于原子半徑較大的Mo(0.136 nm)固溶于原子半徑較小的Ni(0.125 nm)的晶格中，使得鉬取代了鎳的部分晶格位置而發(fā)生晶格畸變，造成固溶體的面間距比相應(yīng)的鎳大，再根據(jù)Bragg方程可知Ni?Mo固溶體相應(yīng)的衍射峰會略向低角度偏移[10]。與此同時，這也驗證了圖1分析中Ni?Mo固溶體形成的推斷。圖2 前驅(qū)體合金脫合金后的XRD圖

【參考文獻】：
期刊論文
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