MEModern Engineering2996-69732996-6981Art and Design10.61369/ME.2024060001Article钴磷双掺杂硫化镍纳米片高效析氢电催化https://artdesignp.com/journal/ME/1/6/10.61369/ME.2024060001刘晨阳,毕宇聪2024162024-08-20氢能作为一种清洁能源，具有巨大的发展潜力。目前较为成熟的化石燃料制氢由于其成本太高，且有碳杂质排放，被认为不是理想的制氢方式。碱性电解水制氢是目前具有发展前景的绿色制氢方式之一，但是碱性电解水制氢的成本较高。由此亟待设计开发高效且低成本的碱性电解水制氢电极催化材料。本文通过一步水热法以及高温磷化，对过渡金属硫化物电催化析氢材料进行性能的优化。通过物理表征、电化学测试以及理论模拟计算对P-Co-Ni3S2/NF 进行碱性电解水析氢性能的研究，并通过改变材料制备时水热反应物质量来分析碱性电解水析氢材料最佳的反应条件。研究发现，钴和磷双掺杂的P-Co-Ni3S2/NF 具有与Ni3S2/NF 相似的蜘蛛网状纳米片结构，为电解水析氢提供大量的离子传输通道以及反应活性位点。采用标准的三电极体系，对所制备的电催化材料进行电化学性能发现，P-Co-Ni3S2/NF 拥有比Ni3S2/NF 以及单金属掺杂的电催化材料更优异的电化学性能，通过理论模拟计算与电化学实验的结合共同探究了非金属与过渡金属共掺的P-Co-Ni3S2/NF 电解水析氢的路径与机理，为碱性电解水析氢材料以及电解槽的发展提供一定的理论及实验支持。电解水析氢,泡沫镍,密度泛函理论,掺杂策略,过渡金属硫化物

[1]Wu Y, Jiao C, Wang F, et al. High electrocatalytic oxygen evolution reaction andhydrogen evolution reaction of N-doped Co@CN materials derived from two cobaltbasedmetal-organic frameworks (MOFs)[J]. Journal of Molecular Structure, 2024,1316(15): 138945.[2] 潘致宇. 过渡金属基电催化析氢材料的研究进展[J]. 当代化工研究, 2019(2):143~144.[3]Ganesan P, Sivanantham A, Shanmugam S. Inexpensive electrochemicalsynthesis of nickel iron sulphides on nickel foam: super active and ultra-durableelectrocatalysts for alkaline electrolyte membrane water electrolysis[J]. Journal ofMaterials Chemistry A, 2016, 4(42): 16394~16402.[4] 周宏春. 氢在碳中和背景下燃料构成中将占多大比例[J]. 中 国 商 界, 2021, (7):36~37.[5]Li S, Li E, An X, et al. Transition metal-based catalysts for electrochemicalwater splitting at high current density: Current status and perspectives[J].Nanoscale. 2021, 13(30): 12788~12817.[6] 冀国超, 赵笑飞. 过渡金属磷化物在电解水制氢方向的研究进展[J]. 化工管理,2018, (33): 69~71.[7]Zhu X, Yao X, Lang X, et al. Charge self-regulation of metallic heterostructureNi2P@Co9S8 for alkaline water electrolysis with ultralow overpotential at largecurrent density[J]. Advanced Science, 2023, 10(33): 2303682.[8]Zhao L, Guo Z, Liu Z. Facile synthesis and efficient electrochemical watersplitting of bifunctional nanostructured Ni-based layered double hydroxide/sulfidecomposite[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 910(25): 164880.[9]Hu M, Qian Y, Yu S, et al. Amorphous MoS2 decorated Ni3S2 with a core-shellstructure of urchin-like on nickel-foam efficient hydrogen evolution in acidic andalkaline media[J]. Small, 2023, 20(5): 2305948.[10]Bao Y, Wu Z, Liu B, et al. Fe-doped Ni3S2 nanosheets on Ni foam for alkalineseawater oxidation[J]. ACS Applied Nano Materials, 2023, 6(6): 4360~4369.