NiS/Co₉S₈双功能催化剂电解水制氢耦合尿素氧化

摘要

用小分子氧化反应代替电催化析氧半反应（OER）作为阳极，与阴极析氢半反应（HER）耦合，可显著提升制氢效率和降低耗能。基于此，本文通过一步水热法制备了纳米薄片结构高性能非贵金属硫化物双功能电催化剂（NiS/Co₉S₈），并研究了该催化剂的物相结构、析氢反应、析氧反应以及尿素氧化性能。结果表明，NiS/Co₉S₈催化剂在泡沫镍（NF）上以纳米突起均匀分布，表面粗糙，暴露出较多的活性位点，具备良好的微观结构。双功能催化剂在反应过程中形成Co³⁺,Co³⁺的存在使得在初始电流密度为10 mA·cm^-2时，HER的电压仅为89 mV，塔菲尔斜率约为129 mV·dec^-1，在相同条件下NiS/Co₉S₈催化剂的OER具有较低的过电位。在电解质溶液中加入0.5 mol·L^-1尿素时，NiS/Co₉S₈催化剂具有更小的过电位及塔菲尔斜率，同时进行50 h稳定性测试，表现出良好的尿素氧化性能和长期稳定性，该研究可为非贵金属电催化剂制氢耦合尿素氧化提供指导。

关键词

双功能催化剂 / 析氢反应 / 尿素氧化 / 电催化