采用动态氢气泡模板合成的高度多孔 NiFeP 电极用于高效全水分解

《Applied Catalysis A: General》：Highly porous NiFeP electrode synthesized by dynamic hydrogen bubble template for efficient overall water splitting

　　

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  多孔 NF@p-NiFeP 电极是通过一步 DHBT 电沉积法制备的。
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  NF@p-NiFeP 电极表现出优异的双功能电催化活性。
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  这种卓越的催化活性归因于丰富的暴露活性位点和协同电子调控。
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  与 Pt/C||RuO₂ 基准相比，NF@p-NiFeP 电解槽表现出更好的整体水分解性能和稳定性。

章节摘要

引言

氢气由于其高能量密度和零排放特性 [1], [2]，成为替代传统化石燃料的极具前景的候选者。与传统石油蒸汽裂解工艺相比，水电解制氢技术可以直接由可再生能源转换获得的电力驱动，具有氢纯度高、工艺简单、转化效率高和零碳排放等优点 [3], [4], [5]。

电极材料的制备

NF@p-NiFeP 电极的制备：NF@p-NiFeP 电极是通过一步电沉积策略制备的，采用 NF (1 × 2 cm²) 作为工作电极，碳棒作为对电极。在电沉积过程之前，NF 依次在乙醇、1 M HCl 和 H₂O 中进行超声处理（每步 10 分钟）进行预处理。电沉积浴中含有硫酸镍 (0.657 g)、硫酸亚铁 (0.695 g)、柠檬酸钠 (7.352 g)、硫酸铵 (3.303 g)、钠

结果与讨论

通过一步 DHBT 电沉积法在 NF 基底上制备了多孔 NF@p-NiFeP 复合催化材料 (图 1a)。扫描电子显微镜 (SEM) 图像显示，复合涂层具有独特的三维多孔框架，孔隙均匀分布且孔壁连续互连 (图 1b)。这种多孔结构的形成源于阴极处连续析出的氢气泡的动态模板效应

结论

总之，通过氢气泡动态模板电沉积法制备了一种自支撑的三维多孔 NF@p-NiFeP 双功能催化电极。NiFeP 涂层具有均匀分布的孔径和连续连接的孔壁，同时 XPS 分析证实了 Ni^δ+、Fe^δ+ 和 P^δ- 物种的共存，验证了所需金属磷化物的生成。该电极在碱性溶液中表现出优异的 HER 和 OER 活性，实现了

CRediT 作者贡献声明

冯靖: 写作 – 回顾与编辑，可视化，项目管理。张燕: 写作 – 回顾与编辑，项目管理，资金获取。王自心: 可视化，验证，方法论。陈诗雨: 写作 – 初稿，可视化，调查，数据整理。肖健: 写作 – 回顾与编辑，写作 – 初稿，项目管理，资金获取，概念化。

利益冲突声明

作者声明他们不存在任何已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能被认为会影响本报告中的工作。

致谢

我们衷心感谢国家自然科学基金 (82102513)、武汉理工大学第十七届研究生创新基金 (CX2025043) 以及石油和化工行业新型生物质基环境与能源材料重点实验室创新项目 (22BEEA01) 提供的财政支持。

注释

作者声明无竞争财务利益。

陈诗雨 | 王自心 | 张燕 | 冯靖 | 肖健