硫氧基团修饰以增强NiFe-S/NF电极在碱性海水OER稳定性

作     者：蔡家阳 曲德智 苏萍萍 何雄 

作者机构：广西科技大学生物与化学工程学院广西糖资源绿色加工重点实验室 

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

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(2209028) 广西科技基地和人才专项(AD21075032) 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2021KY0359) 研究生教育创新计划项目(GKYC202236) 

主　　题：OER,海水电解,硫化物,重建 阴离子屏蔽 

摘      要：直接电解海水是一种更绿色、可持续性更高的氢能生产源途径。然而海水电解需要面临海水中有害离子的毒害，特别是海水中高浓度Cl-引发的析氯反应（CER），会对阳极析氧反应（OER）产生干扰。因此采用有效的Cl-屏蔽策略来提高催化剂的OER性能和长期电解寿命，是大范围开发海水制氢关键所在。本文采用一步水热硫化法在泡沫镍（NF）基底上成功制备可用于海水电解的NiFe-S/NF电催化剂。值得注意的是，NiFe-S/NF在碱性淡水（1 mol/L KOH +超纯水）和海水（1 mol/L KOH +海水）中分别需要237和248 mV便可轻松达到100 mA/cm2，并具有超过100 h的海水电解耐久度(100 mA/cm2)。这得益于硫化物中的硫在OER过程中氧化为硫氧阴离子，这些阴离子会吸附在电极表面，一方面加速电催化剂的OER过程，另一方面通过静电斥力形成Cl-排斥层，从而提升催化剂性能和寿命。本研究为高效、经济开发海水制氢提供了可行性较高的策略。