高效一维豆荚状NiFe₂O₄-Ni_xFe_1-xS异质结构电催化剂的制备及析氧反应性能

摘要

针对析氧反应（OER）催化剂活性低、反应速率差的问题，构建纳米异质结催化剂是提升析氧反应动力学性能的高效方法.本文通过静电纺丝结合硫化煅烧两步法，设计并制备了一种一维豆荚状NiFe₂O₄-Ni_xFe_1-xS异质结构.通过调控硫化温度（350～550℃），优化了NiFe₂O₄-Ni_xFe_1-xS的异质界面结构与组分协同效应.结果显示，在450℃的硫化样品(NiFe₂O₄-Ni_xFe_1-xS-450)中，Ni_xFe_1-xS纳米片均匀负载于NiFe₂O₄纳米棒表面，形成稳定的异质界面，并伴随Fe²⁺/Fe³⁺, Ni²⁺/Ni³⁺多价态共存及氧空位富集.电化学测试结果表明，该材料在1 mol/L KOH中展现出优异的析氧性能：在10和50 mA/cm²电流密度下的过电位分别为344和396 mV, Tafel斜率低至40.7 mV/dec，同时电化学活性面积有所提升.该材料性能提升的主要机制为：异质界面处的电子再分布促进了活性位点暴露，氧空位加速了电荷转移，而一维豆荚结构增强了传质效率与结构稳定性.

关键词

析氧反应 / 异质界面 / 电荷转移 / 一维豆荚结构