钴镍(111)晶面选择性制备提升电解水制氢性能及资源化应用研究

本文创新性地利用含镍钴废料选择性电沉积制备CoNi(111)晶面催化剂，在碱性电解水（AWE）体系中实现高效析氢反应（HER）。通过调控Ni2+/Co2+还原顺序（0.05 mol/L，40 mA/cm2）获得最优性能：过电位仅16.5 mV@10 mA/cm2，塔菲尔斜率66.5 mV/dec，为废料资源化与清洁能源转换提供双赢策略。

　　

Highlight

本研究通过绿色高效的电解沉积技术，从含镍钴废料中选择性制备CoNi(111)晶面催化剂（而非其他晶面）用于析氢反应（HER）。在10分钟、Ni²⁺浓度0.05 mol/L、电流密度40 mA/cm²、NiSO₄:CoSO₄质量比1:1的最优条件下，催化剂表现出卓越性能：仅需16.5 mV过电位即可驱动10 mA/cm²电流密度，塔菲尔斜率为66.5 mV/dec。电化学阻抗谱（EIS）证实该催化剂具有最快的电荷转移速率。

Conclusions

本研究证实：利用含镍钴废料通过清洁电沉积法选择性制备的CoNi(111)晶面催化剂，其性能显著优于其他晶面结构。最佳制备参数下获得的催化剂在碱性介质中展现出接近商业铂碳催化剂的析氢活性（16.5 mV@10 mA/cm²），同时塔菲尔斜率（66.5 mV/dec）表明其具有优异的反应动力学特性。这项工作不仅为工业级碱性电解水（AWE）提供了高性能低成本催化剂，更开创了"废料资源化-清洁能源"的循环经济新模式。