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V和Fe双掺杂Ni3N电催化剂的制备及其析氧反应性能研究
1
作者
魏伟
李家丞
+1 位作者
甘伟江
古世昌
《化工新型材料》
北大核心
2025年第S1期248-254,共7页
开发高活性、碱性稳定和低成本的非贵金属基析氧反应(OER)催化剂具有巨大的价值,但由于几乎所有已知材料体系都表明OER具有缓慢动力学特性,使其商业化面临相当大的挑战。氮化镍(Ni_(3)N)是一种有前景的OER电催化剂,因为其具有优异的金...
开发高活性、碱性稳定和低成本的非贵金属基析氧反应(OER)催化剂具有巨大的价值,但由于几乎所有已知材料体系都表明OER具有缓慢动力学特性,使其商业化面临相当大的挑战。氮化镍(Ni_(3)N)是一种有前景的OER电催化剂,因为其具有优异的金属特性,并已被证明对水氧化具有相当大的活性。然而,由于其自身电子能带中d带能级的固有属性,限制了其在碱性电催化OER过程中水的解离动力学。通过设计钒(V)和铁(Fe)双阳离子共掺杂进入到Ni_(3)N电催化剂(V-Fe-Ni_(3)N)当中,以显著增强其OER电催化活性。在1.0mol/L KOH中,优化的V-Fe-Ni_(3)N展现出优异的性能,在10mA/cm^(2)下的过电位为255mV,明显优于未掺杂的Ni_(3)N、单掺V(V-Ni_(3)N)和单掺Fe(Fe-Ni_(3)N)的样品,并且性能远优于商业IrO_(2)催化剂。此外,V-Fe-Ni_(3)N催化剂也具有良好的稳定性,持续工作25h后性能没有明显衰减。通过电化学分析证实V和Fe的引入有助于提高Ni_(3)N的电化学活性表面积、转化频率和导电率。进一步对OER反应前后的表征则证实了V-Fe-Ni_(3)N催化剂在OER反应过程中,表面发生重构生成了高活性羟基氧化物,这也是获得高催化活性的原因。对高性能OER氮化物电催化剂的合理设计提出了新颖的理解,即通过掺杂过渡金属阳离子可以显著提高其电催化性能。
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关键词
Ni基氮化物
析氧反应
掺杂
协同效应
电催化剂
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职称材料
题名
V和Fe双掺杂Ni3N电催化剂的制备及其析氧反应性能研究
1
作者
魏伟
李家丞
甘伟江
古世昌
机构
广西国能能源发展有限公司
广西
科学院高性能材料研究所
出处
《化工新型材料》
北大核心
2025年第S1期248-254,共7页
基金
广西自然科学基金项目(2024GXNSFBA010050)
河池市重点研发项目(河科AB230803)
广西科学院改革发展专项项目(2024YGFZ504-108)
文摘
开发高活性、碱性稳定和低成本的非贵金属基析氧反应(OER)催化剂具有巨大的价值,但由于几乎所有已知材料体系都表明OER具有缓慢动力学特性,使其商业化面临相当大的挑战。氮化镍(Ni_(3)N)是一种有前景的OER电催化剂,因为其具有优异的金属特性,并已被证明对水氧化具有相当大的活性。然而,由于其自身电子能带中d带能级的固有属性,限制了其在碱性电催化OER过程中水的解离动力学。通过设计钒(V)和铁(Fe)双阳离子共掺杂进入到Ni_(3)N电催化剂(V-Fe-Ni_(3)N)当中,以显著增强其OER电催化活性。在1.0mol/L KOH中,优化的V-Fe-Ni_(3)N展现出优异的性能,在10mA/cm^(2)下的过电位为255mV,明显优于未掺杂的Ni_(3)N、单掺V(V-Ni_(3)N)和单掺Fe(Fe-Ni_(3)N)的样品,并且性能远优于商业IrO_(2)催化剂。此外,V-Fe-Ni_(3)N催化剂也具有良好的稳定性,持续工作25h后性能没有明显衰减。通过电化学分析证实V和Fe的引入有助于提高Ni_(3)N的电化学活性表面积、转化频率和导电率。进一步对OER反应前后的表征则证实了V-Fe-Ni_(3)N催化剂在OER反应过程中,表面发生重构生成了高活性羟基氧化物,这也是获得高催化活性的原因。对高性能OER氮化物电催化剂的合理设计提出了新颖的理解,即通过掺杂过渡金属阳离子可以显著提高其电催化性能。
关键词
Ni基氮化物
析氧反应
掺杂
协同效应
电催化剂
Keywords
Ni-based nitrides
oxygen evolution reaction
doping
synergistic effect
electrocatalyst
分类号
O611 [理学—无机化学]
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
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1
V和Fe双掺杂Ni3N电催化剂的制备及其析氧反应性能研究
魏伟
李家丞
甘伟江
古世昌
《化工新型材料》
北大核心
2025
0
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职称材料
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