沈阳工业大学&上硅所武祥&Zhao Depeng Nano Energy:通过表面/界面调节提高FeCo2O4@FeCo2S4@PPy电极的电催化活性
痴迷文献 痴迷文献 2020-03-18

合理地构建和开发具有优异稳定性的高活性,成本效益高的电催化剂,对于提高电解水HER和OER电催化性能具有重要意义。近年来,尖晶石型FeCo2O4结构由于其低成本和环境友好性而引起了广泛的关注,同时,Fe2+的高电化学活性导致其在电化学过程中具有价态可变的特点。三元金属硫化物FeCo2S4是有前途的催化剂,因为它的电导率比相应的氧化物高约100倍。然而,FeCo2S4催化剂的低利用率限制了其固有的电化学活性。为了解决这个问题,一种有效的策略是用具有高电导率(10〜100 S cm -1)的导电聚合物构造夹层结构。这种独特的结构呈现出具有许多活性位点的双界面特征,从而保证了快速的电子转移。此外,聚合物层有助于表面重建,从而实现稳定的高活性表面。基于以上,沈阳工业大学,中科院上硅所武祥和Zhao Depeng 等人通过一种简便的制备策略设计了新颖的三明治状FeCo2O4@FeCo2S4@PPy催化剂。所制成的实验样品具有出色的电催化性能。

文章要点:

1通过三步电化学方法在Ni泡沫材料上制备了新型的三明治状FeCo2O4@FeCo2S4@PPy催化剂。首先,通过简单的水热法,FeCo2O4纳米线均匀地生长在多孔镍泡沫表面上。其次,通过原位生长工艺用FeCo2S4纳米片覆盖FeCo2O4纳米线。最后,通过在室温下聚合,在FeCo2S4纳米片的表面上生长一层吡咯膜。

2采用XRD分析了所制备催化剂的晶体结构和相成分,拉曼光谱证实了PPy的存在,FTIR光谱用于进一步研究样品的结构特征,通过XPS分析了FeCo2O4@FeCo2S4@PPy催化剂的表面化学状态,证实了Co,Fe,N,S和O元素的存在。低倍TEM图像显示,FeCo2O4纳米线的表面装饰有FeCo2S4纳米片。并且一些纳米片彼此互连,从而形成高度多孔的混合结构。SEM图像显示在混合结构的表面上分布有一层PPy膜。HRTEM图像显示催化剂具有双界面结构特征,分别表示为FeCo2O4 -FeCo2S4和FeCo2S4-PPy界面。

3 FeCo2O4@FeCo2S4@PPy-12样品催化剂具有出色的电催化性能,超电势小,Tafel斜率低且稳定性高。电化学预氧化可以有效地增加电活性位并形成金属氢氧化物,这有利于形成稳定的电催化剂表面。此外,催化剂的PPy层和原位电化学活化还可以加速表面重建并提高HER和OER性能。

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Depeng Zhao, et al, Improving electrocatalytic activities of FeCo2O4@FeCo2S4@PPy electrodes by surface/interface regulation, Nano Energy, 2020,

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104715.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552030272X


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