Page 20 - 《精细化工》2020年 第10期
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·1950·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                 除了 MoS 2 ，还有很多在酸性条件下表现出优异
            HER 催化性能的催化剂。ZHANG 等              [59] 通过电沉积
            的方法在 Fe 2 P 纳米阵列表面修饰 Ni(OH) 2 制备出
            Ni(OH) 2 -Fe 2 P/TM 催化剂，在浓度为 1  mol/L  KOH
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            溶液中，该催化剂在 10  mA/cm 电流密度下的过电
            势为 76 mV。GAO 等     [60] 将 Ni(OH) 2 电沉积生长在钛
            网上的 NiN 3 阵列上，形成了丰富的 Ni(OH) 2 -Ni 3 N
            界面。如图 6 所示，在电沉积 Ni(OH) 2 之后催化剂表
            面仍 保持了 Ni 3N 阵列的 微观结构 。制备 的
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            Ni(OH) 2-Ni 3N/TM 催化剂在 20 mA/cm 电流密度下的
            过电势仅为 72 mV，而在钛网上纯的 Ni 3 N 阵列催化
            剂 Ni 3 N/TM 需要 244  mV 的过电势，Ni(OH) 2 的加
            入极大地改善了 Ni 3 N 的碱性催化析氢行为。













            图 6  Ni 3 N/TM（a）和 Ni(OH) 2 -Ni 3 N/TM（b）的 SEM 图 [60]
            Fig. 6    SEM images of  Ni 3 N/TM (a) and Ni(OH) 2 -Ni 3 N/TM
                   (b) [60]

            3.2    基于过渡金属氧化物（TMO）的异质结构


                 过渡金属氢氧化物基异质结构的优异 HER 性                        图 7    NiO/Ni-CNT 催 化剂的 STEM 明 场图（ a ），
            能证明了调控水离解位点是构建高效碱性 HER 催                                 NiO/Ni-CNT 结构示意图（b），NiO/Ni-CNT 与其
            化剂的有效策略。相关研究表明，氧化物表面与其                                   他对照组催化剂的线性扫描伏安（LSV）曲线（负
                                                                                  2
            吸附的 H 2 O 物种之间存在很强的相互作用，水分子                              载量 0.28 mg/cm ，扫速速度 1 mV/s）（c），相对
            可以吸附在某些氧化物表面，而在一些氧化物表面                                   BET 比表面积标准化后的 NiO/Ni-CNT 与 Ni/CNT
                                                                                                     2
            则呈现完全的解离态          [61-63] ，所以 TMO 在碱性 HER               的 LSV 曲线（d）（负载量 0.28  mg/cm ，扫描速
                                                                     度 1 mV/s） [64]
            中可能具备促进水离解步骤的能力。                                   Fig. 7    Atomic resolution STEM bright-field image showing the
                 2014 年，GONG 等   [64] 报道的纳米级 NiO/Ni-CNT              structure of a typical NiO/Ni particle on a CNT (a), a
            异质结构催化剂，NiO 物种促进了水离解步骤而表                                 schematic illustration of the NiO/Ni-CNT structure (b),
                                                                     linear  sweep  voltammetry  (LSV)  of  the  CNT  alone
            现出显著增强的碱性 HER 活性。通过将附着在碳纳                                compared  to  other  three  hybrid  materials  in  1  mol/L
                                                                                                          2
            米管（CNT）侧壁上的 Ni(OH) 2 前驱体在低压（~200 Pa）                     KOH at 1 mV/s under the loading of 0.28 mg/cm  on
                                                                     RDE (c), linear sweep voltammetry of NiO/Ni-CNT and
            Ar 气氛下进行 300  ℃的退火处理，得到了附着在 CNT                          Ni/CNT at 1 mV/s under the loading of 0.28 mg/cm  on
                                                                                                          2
            侧壁上的 NiO-Ni 异质结构（图 7a、b）。图 7a 中的原                        RDE with normalization to surface area (d) [64]

            子级 STEM 图像清楚地揭示了 Ni 核颗粒外包裹 NiO
                                                                   为了进一步确认 Ni/NiO 催化剂的催化活性来
            壳的核壳结构。无论是质量活性还是表面积活性，                             源于 Ni/NiO 两相界面，并详细研究界面效应及其对
            获得的 NiO/Ni-CNT 异 质结构催化剂都更优于                        催化性能的影响，ZHAO 等          [65] 开发了一种 Ni 纳米晶
            NiO/CNT 和 Ni/CNT 催化剂（图 7c、d）。NiO/Ni-CNT            尺寸的可控合成方法，利用不同尺寸的 Ni  纳米晶
            催化剂表现出的高效 HER 活性来源于 NiO 和 Ni 纳                     自然氧化程度的不同来精确调控纳米晶表面 Ni/NiO
            米颗粒的协同作用，在 NiO 壳不连续处暴露的                            的比例，成功制备得到一系列 Ni/NiO 纳米异质界面
            NiO/Ni 界面是协同活性位点。该催化剂在 100 mA/cm              2    可调的高度分散的 Ni/NiO 纳米晶模型催化剂。合成
            电流密度下的过电势<100  mV，其催化活性接近                          的一系列纳米晶的平均粒径分别为 0.7、2.7、3.8 和
            Pt/C 催化剂。                                          6.1  nm，TG 数据表明，纳米颗粒整体的金属 Ni 的
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