Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列的制备及其碱性析氢性能的研究

编号：NMJS09270

篇名：Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列的制备及其碱性析氢性能的研究

作者：李乐乐 申丽莎 涂志明 卢卓信 谭弘毅 杨轶 闫常峰

关键词： 氮化钨 过渡金属掺杂 碱性析氢 电催化 阵列结构

机构： 中国科学技术大学能源科学与技术学院 中国科学院广州能源研究所

摘要： 以偏钨酸铵、乙酸铜等为原料,通过控制掺杂比,采用简单的水热法,合成了形貌不同的前驱体,随后结合高温退火法,在碳纸上成功实现了Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列(Cu-WN-5:1)的原位生长;利用SEM、TEM、XRD、XPS等测试手段对样品的形貌和结构进行表征分析,进而利用电化学测试方法评估了催化剂的析氢性能。结果表明,W和Cu的掺杂比(n(W)/n(Cu))对催化剂的析氢性能具有重大影响;当n(W)/n(Cu)为5:1时,催化剂具有最优的析氢活性;Cu元素的成功掺杂改变了WN的电子结构,增加了其活性位点的数量,加速催化过程中的电荷转移速率,从而提升了材料的HER活性;Cu-WN-5:1在KOH浓度为1.0 mol/L、电流密度为10 mA/cm2时所需的过电位为195 mV,Tafel斜率为192 mV/dec,说明Cu-WN-5:1具有较快的电化学析氢反应动力学速率;该材料在KOH浓度为1.0 mol/L的条件下持续反应36 h,表现出优异的长期稳定性。