铜掺杂镍多孔纳米簇的自封装及尿素辅助电解产氢性能

编号：CYYJ04851

篇名：铜掺杂镍多孔纳米簇的自封装及尿素辅助电解产氢性能

作者：孙强强；王丹；姜美娜；周子雯；任小娜；张梦怡；李春

关键词： 铜掺杂; 镍铜合金; 异质结; 尿素氧化反应; 析氢反应; 协同效应;

机构： 商洛学院化学工程与现代材料学院陕西省尾矿资源综合利用重点实验室商洛市石墨烯技术与应用研究中心

摘要： 尿素辅助电解产氢具有节能降耗的优点，而开发高活性电极材料是进一步推进研究的关键。本研究采用脉冲伏安沉积–恒电位溶出技术在泡沫镍（NF）表面构筑氧化镍相自封装的铜掺杂金属镍催化剂(Ni（Cu）/NF)。该材料由100 nm花型纳米开孔、300～500 nm多孔纳米簇以及NF微孔形成的三级复合开孔体系，电化学活性面积是空白NF的12.17倍，为析氢反应（HER）和尿素氧化反应（UOR）提供了丰富的活性界面与传质通道。Cu掺杂诱发富Ni相晶格畸变，结合表层NiO/Ni异质结的强电子相互作用，协同提升了本征催化活性。Ni（Cu）/NF在1 mol?L–1 KOH中达到10 mA?cm–2所需HER过电位及UOR电位仅为53 mV和1.364 V。组装的尿素辅助电解槽仅需1.732 V便可获得500 mA?cm–2，优于商业贵金属催化剂，且运行120 h后槽压上升速率仅为0.38 mV·h-1，展现出卓越稳定性。该“结构–电子”协同策略为设计高效稳定的双功能催化剂提供了新途径。