Page 189 - 《精细化工》2021年第4期

第 38 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.38, No.4
202 1 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2021

有机电化学与工业
多孔普鲁士蓝类似物的合成及电催化析氧性能

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董沛沛，冯永强 ，王 潇，冯伟航，陈俊生，王 海
（陕西科技大学 材料科学与工程学院，陕西省国际科技合作基地，陕西省无机材料绿色制备与功能化重点
实验室，西安市陶瓷材料绿色制造重点实验室，陕西 西安 710021）

摘要：采用一种简单易行的共沉淀法合成了前驱体镍铁普鲁士蓝类似物 NiFe-PBA（NF），然后通过溶剂热处理
获得了镍铁普鲁士蓝纳米多孔材料（NFP）。通过 XRD、SEM、TEM、XPS、BET 及电化学方法对所得材料进
行了结构表征和析氧性能测试。结果表明，NFP 相对于前驱体 NF，电化学比表面积增大、催化活性位点增多，
2
电催化析氧反应（OER）性能显著提高。在浓度 1 mol/L KOH 水溶液中，达到 10 mA/cm 电流密度时，NFP 所
需过电位仅为 260 mV，比 NF（320 mV）前驱体低了 18.75%，也优于大多数已报道的非贵金属催化剂和商用贵
金属催化剂，显示出良好的应用前景。
关键词：电解水；析氧反应；普鲁士蓝类似物；多孔材料；催化剂；有机电化学
中图分类号：TQ116.2；TQ426 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 04-0823-07 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Synthesis of porous Prussian-blue analogues and electrocatalytic
properties for oxygen evolution reaction

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DONG Peipei, FENG Yongqiang , WANG Xiao, FENG Weihang, CHEN Junsheng, WANG Hai
（School of Material Science and Engineering, International S & T Cooperation Foundation of Shaanxi Province,
Shaanxi Key Laboratory of Green Preparation and Functionalization for Inorganic Materials, Xi'an Key Laboratory of
Green Manufacture of Ceramic Materials, Shaanxi University of Science &Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China）

Abstract: Prussian-blue analogues precursor NiFe-PBA (NF) was synthesized by a facile coprecipitation
method, and then NiFe-PBA nano-porous material (NFP) was prepared by solvothermal treatment. The
synthesized materials were characterized by XRD, SEM, TEM, XPS, BET and electrochemical methods,
and their oxygen evolution performances were tested. The results showed that compared with the precursor
NF, NFP exhibited better electrocatalytic performance of oxygen evolution reaction (OER) due to the
increase of electrochemical surface area and catalytic active sites. In 1 mol/L KOH aqueous solution, NFP
2
required an overpotential of only 260 mV at a current density of 10 mA/cm , 18.75% lower than that of NF
(320 mV) precursor, which also outperformed many previously-reported noble-metal-free electrocatalysts
and commercial noble-metal-based catalysts, indicating that NFP has a promising prospect for application.
Key words: water splitting; oxygen evolution reaction; Prussian-blue analogue; porous materials; catalysts;
organic electrochemistry

当今人类社会面临两大问题：能源危机和环境 最具有前景的方法之一。在电解水过程中，析氧反
[1]
污染 。人们所依赖的非可再生资源（煤、石油、 应（OER）较大的过电位严重阻碍了其大规模商业
天然气）在使用时都会产生污染物，存在环境污染 应用 [6-8] 。因此，开发高效、廉价的产氧电催化剂是
[9]
问题 [2-3] 。因此，急需寻找一种清洁、可持续能源， 一个具有挑战的研究课题 。
而氢气就是一种清洁能源 [4-5] 。目前，电解水制氢是 金属有机骨架（MOFs）是一种有机-无机杂化

收稿日期：2020-08-29; 定用日期：2020-09-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200811
基金项目：国家自然科学基金（52072226，21603243，51672165）；陕西省教育厅重点科学研究计划项目（20JY001）；陕西省自然科
学基金（2019JQ-203）；轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室开放基金（KFKT2019-06）
作者简介：董沛沛（1995—），女，硕士生，E-mail: 978408356@qq.com。联系人：冯永强（1987—），男，副教授，E-mail: fengyq@sust.edu.cn。