富氧空位铁基复合材料的制备及其电催化析氢性能

作     者：赖嘉俊 李潇潇 曾传旺 刘超 曾金明 漆小鹏 LAI Jiajun;LI Xiaoxiao;ZENG Chuanwang;LIU Chao;ZENG Jinming;QI Xiaopeng

作者机构：江西理工大学稀土学院赣州341000 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第5期

页      面：2827-2835页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(22065015) 江西省自然科学基金(20212 BAB203015)。 

主　　题：电解水 析氢 铁基 氧空位 磷掺杂 电催化 

摘      要：电解水制氢绿色无污染,或将成为日益紧张的能源问题与碳中和战略的重要突破方向。目前,贵金属稀缺,以Pt/C为代表的贵金属析氢(HER)催化剂不适宜长久使用。泡沫铁(IF)结构稳定、来源广泛,以IF作为基底,采取简单的浸泡方法在IF上原位生长针形片状的羟基氧化铁(FeOOH/IF),然后通过真空处理制备含有氧空位的四氧化三铁(Ov-Fe_(3)O_(4)/IF),进一步磷化掺杂,制备出氧空位和磷原子掺杂协同调控的四氧化三铁(P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF)纳米针。磷原子的掺杂可以优化铁原子周围电子环境,激活Fe_(3)O_(4)的催化活性;氧空位可以增强材料的导电性,并提供缺陷,更有助于磷原子的掺杂。结果表明:P-Ov-Fe_(3)O_(4)/IF析氢性能优异,在-10 mA·cm^(-2)时,过电位仅40.96 mV,塔菲尔斜率为70.93 mV·dec^(-1),表现出类Pt/C性能,并且在不同电流下连续运作96 h后,电压变化基本忽略不计,稳定性优异。氧空位和磷原子掺杂可共同促进铁基材料的电催化析氢性能,本文为非贵金属电催化材料的制备提供了新的思路和策略。