碱性条件下NiTiO3纳米结构增强电催化尿素氧化反应的研究及其在能源与环境中的应用

本文系统研究了通过水热法合成并经不同温度（400/500/600?°C）退火处理的NiTiO3纳米棒电催化剂，重点揭示了其在碱性条件下对尿素氧化反应（UOR）的卓越催化活性。NiT-600样品表现出最低过电位（250?mV）、较小塔菲尔斜率（109?mV dec?1）和长达25小时的稳定性，为替代缓慢的析氧反应（OER）及尿素废水处理提供了高效低成本解决方案。

　　

Section snippets

Synthesis of NiTiO₃

本研究使用的所有化学品均购自Alfa-Aesar（韩国），无需进一步纯化即可直接使用。NiTiO₃的合成参考Li等人报道的方法并稍作修改。首先，将1.25?g硝酸镍六水合物加入50?ml乙二醇（EG）中搅拌至完全溶解，随后在室温下缓慢滴加1.75?ml钛异丙醇酯，持续搅拌5小时，最终在125?°C下完成反应。

Characterization of the electrocatalysts

图1展示了通过水热法合成并在400、500和600?°C下退火2小时的NiTiO₃电催化剂的XRD图谱。在400?°C退火的样品中，于37.5°、43.4°和63.2°附近观察到分别对应NiO的(111)、(200)和(220)晶面（JCPDS: 00–001-1239），而25.4°（101）和24.3°（012）处的小峰则与锐钛矿型TiO₂相关。

Conclusion

总之，本研究采用简单方法合成了一种低成本、高效的双功能OER/UOR电催化剂。对水热法合成并在400、500和600?°C退火的NiTiO₃进行了系统分析。400?°C退火时主要以NiO相为主；500?°C时出现NiO、金红石TiO₂、锐钛矿TiO₂和NiTiO₃混合相；600?°C时XRD图谱明确验证了NiTiO₃相的形成，仅含少量金红石TiO₂杂质。