在镍泡沫上通过水热法生长Ni-Ti混合纳米结构以实现高效氧析出：分离几何结构效应与内在活性效应

《Materials Chemistry and Physics》：Hydrothermal Growth of Ni-Ti Hybrid Nanostructures on Nickel Foam for Efficient Oxygen Evolution: Decoupling Geometric and Intrinsic Activity Effects

　　

摘要

通过可控的水热法，无需粘结剂即可将镍钛混合纳米结构直接生长在三维镍泡沫上。在相同的合成条件下，这样可以系统地调节镍的负载量（0-20毫米摩尔）。本研究旨在解决这样一个问题：在多孔镍泡沫支撑的氧还原反应电极中，虽然较高的催化剂负载量可以提高几何电流密度和双电层电容，但并不一定能够提升电化学活性位点的利用效率。通过分析镍的负载量、材料形态、电化学表面可及性以及氧化还原过程相关的位点利用情况，本研究试图将由于负载量增加而带来的几何结构优势与多孔镍钛/NF-x电极的催化效率提升分开来研究。在最优的镍负载量（16毫米摩尔）下，材料的形态会发生变化，形成连续且分层连接的纳米片网络，这样既能保持良好的多孔结构，又能提高电化学活性。在1摩尔/升的氢氧化钾溶液中，经过优化的镍钛/NF-16电极在10毫安/平方厘米的电流密度下，其过电势为266毫伏，塔菲尔斜率为61.7毫伏/次方。尽管较高的镍负载量可以提升双电层电容和几何电流密度，但经过ECSA标准化处理后的活性和周转频率在中等镍负载量时达到最大值，这说明过量的镍沉积并不能更好地利用电化学活性位点。电化学阻抗分析进一步表明，经过优化的镍钛/NF-16电极在所有研究的电极中具有最低的有效电荷传输电阻。

伊奥annis波伊梅尼迪斯|埃万杰利亚斯克利里|阿加皮奥尔法努达基|瓦西利斯比纳斯|米哈利斯康索拉基斯