nife 泡沫的阳极氧化：一种用于析氧反应的高效且稳定的电极-pg电子竞技平台

2022-09-20 10:13:01  信息编号：k224154  浏览次数：31

在最近发表在acs applied energy materials杂志上的一篇文章中，研究人员讨论了通过对 nife 泡沫进行阳极氧化来开发用于析氧反应 (oer) 的高效且稳定的电极。

背景

化石燃料稀缺，它们对环境的危害使人们有必要使用清洁、可持续的能源。存储各种能源的一种有前途的方法是分解水以大规模制造分子氢。

然而，水分解的瓶颈是通过水氧化反应的 oer。ru4和ir5化合物是oer的有效催化剂，但它们过于昂贵且稀缺而无法广泛使用。ru和ir的高成本不是主要问题，因为薄的iro 2 - 或ruo 2基催化剂很容易获得且价格低廉。然而，由于它们在地壳中的缺乏，它们应该得到补充。

nife（氢）氧化物在碱性溶液中用作 oer 催化剂。nife 和其他金属（氢）氧化物已使用多种技术合成用于 oer。根据某些研究，增强金属-金属氧化物的接触可以显着提高催化活性。金属和金属氧化物之间产生的界面有利于应变产生、电子转移、氧吸附能量改性以及电子向金属氧化物的转移。

科学家模拟超导泡沫

在这项研究中，作者讨论了在双电极系统中在 60 v 下进行严重阳极氧化后，nife 泡沫作为一种有效且稳定的电催化剂的发展。几种技术用于表征在 nife 泡沫表面形成的 nife 氧化物。这些技术证明了在 nife 泡沫表面上存在几种 nife（氢）氧化物，包括 nio、ni(oh) 2和 nio(oh)。

该团队证明，在 koh 溶液 (1.0 m) 中制备的电极的 oer 开始时的过电位为 220 mv。分别在 290、346 和 500 mv 观察到1、10 和 100 ma/cm 2活动的过电位。裸泡沫通过稳定的 nife 氧化物层防止进一步氧化，从而产生稳定的 oer 电催化剂。

研究人员使用阳极氧化作为一种快速简便的方法来创建使用 nife（氢）氧化物纳米结构的 nife 泡沫表面。fe 与 ni 的比例为 1:50，这足以防止形成大量的 fe 氧化物。然而，该比率足以防止在阳极氧化的 nife 泡沫表面上发生 fe 耗尽。fe 氧化物合成的增加或 fe 的显着减少导致 nife（氢）氧化物的 oer 降低。

观察

oer在50 ma/cm 2的电流密度下快速移动，并且在电极表面没有明显聚集的情况下产生气泡。在过电位分别为 290、346 和 500 mv 时，电流密度分别为 1、10 和 100 ma/cm 2。电感耦合等离子体质谱 (icp-ms) 表明，在 1.61 v 计时电流法 10 小时后，电解液中没有发现 fe 或 ni。阳极氧化泡沫的 oer 活性是 1.55 v 新鲜泡沫的四倍。根据 brunauer、emmett 和 teller (bet) 方法，新鲜和阳极氧化电极的总比表面积分别计算为 3.7 和 10.3 m 2 .g -1。

新鲜和阳极氧化电极的颗粒孔径范围为 3.2 至 30 nm。在 1.61 v 下通过计时电流分析测量的新鲜 nife 泡沫的电流密度值为 11.4 ma/cm 2 ，当搅拌溶液时电流密度值增加到 17.9 ma/cm 2 。在不搅拌的情况下，观察到 17 ma/cm 2的电流密度持续 24 小时。氧计量实验和计时电流法相结合，利用荧光直接感应阳极氧化镍铁泡沫的析出氧。这表明前 500 秒的法拉第效率为 75%，但之后超过 90%。

阳极氧化电极在 ph 14 时的 tafel 图表明，log(j) 与过电势呈线性关系，斜率低至 56.8 mv 每十倍频程。根据基于电化学活性表面积 (ecsa) 或 bet 方法的校正循环伏安法 (cv) 图，阳极氧化泡沫的活性位点数量而不是每个位点的活性量增加。然而，在 220–250 mv 范围内的低过电势下，基于 bet 和 ecsa 的调整后 cv 显示出阳极氧化电极比新鲜泡沫更高的活性，因为与新鲜泡沫相比，阳极氧化电极表面上的 fe 浓度更高电极。

结论

总之，这项研究表明，创造可靠和有效的 oer 催化剂对于将绿色能源技术推向市场至关重要。通过使用阳极氧化，在一个简单的一步过程中，纳米结构的 nife 氧化物在 nife 泡沫的表面上产生。

使用多种技术对 nife 氧化物进行了表征，这表明在阳极氧化过程中会产生各种 nife 氧化物。