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中空结构的钴镍双金属磷化物纳米笼(CoNiPx)电催化剂的合成及研究
发布时间:2021-05-17     作者:axc   分享到:

中空结构的钴镍双金属磷化物纳米笼(CoNiPx)电催化剂的合成及研究

双金属磷化物因较单金属磷化物具有更好的导电性,更有利于电子传输,还可进一步降低电荷转移的界面电阻和表面反应动力学能垒,因此电催化活性可得到进一步提高,目前被广泛应用于Li离子电池制造、光电子器件以及电催化剂。以类普鲁士蓝为双金属前驱体,通过磷化反应可以制备出独特的双金属磷化物电催化剂。

一种镍钴双金属磷化物电催化剂的制备方法,包括以下步骤:

(1)称取钴氰化钾溶解于去离子水得溶液A,称取镍盐和柠檬酸三钠溶于去离子水的溶液B,将溶液A倒入溶液B,充分搅拌后静置陈化,水洗醇洗,干燥,得到灰蓝色的样品NiCo-PBA;

(2)称取步骤(1)所得的NiCo-PBA前驱体加入乙醇中搅拌均匀,量取氨水中加入去离子水,并缓慢滴加到含有NiCo-PBA的乙醇中搅拌30-90min,离心水洗醇洗,干燥得到中空 NiCo-PBA;

(3)称取NaH2PO2放置于半封闭的坩埚上游,将步骤(2)制得的中空NiCo-PBA放置于半封闭的坩埚下游,将坩埚转移至自动程序控温的升温管式炉中进行低温磷化反应,反应结束待自然冷却至室温后,取出,水洗醇洗数次,干燥得到NiCo-P。

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图1 CoNiPx中空纳米笼的合成示意图(a),SEM图像(b, c),TEM图像(d),HRTEM图像(e),放大的HRTEM图像和对应的3D高斯函数拟合图(f–h),HAADF-STEM和相应的EDS元素映射图像(i–m)。

由于其独特的中空结构和钴镍双金属之间的协同效应,合成的CoNiPx中空纳米笼催化剂在全pH值范围的电解质中对析氢反应均表现出优异的电催化活性和稳定性,并在1.0 mol L−1 氢氧化钾(KOH)中对析氧反应也表现出很好的电化学性能。CoNiPx中空纳米笼作为阳极和阴极的双功能催化剂也显示出了优异的全解水性能,在20 mA cm−2电流密度下,电压值为1.61 V,且稳定性良好。 

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图2 CoNiPx中空纳米笼催化剂的性能。

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