Co/Mn/Mo掺杂加速NiSe₂重构以提高其电催化尿素氧化性能

摘要

尿素氧化反应（UOR）是一种很有前途的可再生能源生产技术，为电解水制氢提供了有效的替代方案，因此开发高效稳定的UOR催化剂至关重要。本文通过NaBH4还原和硒化策略合成了富含Co、Mn和Mo的硒化镍催化剂（NiCoMnMoSe），该催化剂具有球形纳米颗粒与纳米片共存结构。X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见分光光度法（UV-vis）和原位bode相图表明，Mn和Mo的协同效应调节了Ni/Co的电子结构，提高了硒化物的电导率并加速加速电荷转移动力学，从而促进Ni²⁺/Co²⁺快速转变为活性Ni³⁺/Co³⁺，并显著降低了NiCoMnMo-Se的起始电位。在UOR过程中，大部分Mo和Se被氧化成钼酸盐和硒酸盐溶解在电解质中，暴露出更多的Ni（Co）OOH活性位点，从而加快UOR反应。另外，Mn的引入稳固了活性位点，极大地增强催化剂的整体稳定性。正如预期的那样，NiCoMnMo-Se催化剂在UOR过程中表现出优异的电催化和稳定性性能，在仅1.38 V vs. RHE （相对于可逆氢电极）的电位下实现了50 mA·cm^-2的电流密度，并在50 mA·cm^-2电流密度下运行50h后电压仅上升3.0%。当NiCoMnMo-Se和商业Pt/C组装成用于碱性尿素电解的双电极体系时，它只需要1.59 V vs. RHE便达到50 mA·cm^-2。

关键词

尿素氧化反应 / 制氢 / NiCoMnMo-Se / 协同效应 / 尿素电解 / 镍基硒化物

基金资助

湖南省教育厅科研基金(23B0114); 湖南省自然科学基金(2024JJ5368); 国家自然科学基金(22122402); 广东省自然科学基金(2021B1515020048)