Mn₃O₄-Ni/C@FeOOH复合材料的界面构筑及其在电解水制氢中的应用

摘要

为制备一种高效、低能耗的电解水制氢催化剂，采用溶剂热法制备了Ni掺杂的前驱体Mn-Ni MIL，再通过高温热处理法将其碳化成Mn₃O₄-Ni/C基底，随后以水浴沉积法将无定型结构FeOOH超细颗粒负载在Mn₃O₄-Ni/C基底表面，得到同时含Mn、Ni、Fe 3种金属元素的复合材料Mn₃O₄-Ni/C@FeOOH。基于Mn₃O₄-Ni/C@FeOOH复合材料的形貌和结构表征可知，其保留了前驱体的八面体形貌，其中Ni以金属单质形式均匀分布在碳质基底中，且FeOOH的负载保证了材料的高比表面积，为后续的催化反应提供充足的活性位点。电化学性能测试结果显示所得复合材料Mn₃O₄-Ni/C@FeOOH的碱性电解水阳极析氧催化活性优良，在驱动电流密度10 mA/cm²时所需的过电势为288 mV，与其复合前的单独组分Mn₃O₄-Ni/C （334 mV）和FeOOH （342 mV）相比，分别提升了14%和16%。通过界面构筑合成的Mn₃O₄-Ni/C@FeOOH复合材料具有低成本、长周期稳定的竞争优势，在商业应用方面前景广阔。

关键词

Mn3O4 / Ni掺杂 / 碳质基底 / FeOOH / 碱性电解水

基金资助

江西省科学院包干制试点示范项目（2022YSBG22017）;江西省科学院基础研究项目（2023YJC2010）