Page 193 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 董沛沛，等: 多孔普鲁士蓝类似物的合成及电催化析氧性能 ·827·

a、b—NF；c、d—NFP

图 5 NF 和 NFP 的 Ni 2p 和 Fe 2p XPS 谱图
Fig. 5 XPS spectra of Ni 2p and Fe 2p for NF and NFP

图 5a 显示，NF 中 Ni 元素在 856.43、873.93 eV
3+
3+
结合能处的峰分别对应 Ni 2p 3/2 和 Ni 2p 1/2 轨道，在
2+
857.92 和 875.38 eV 处的峰分别归属于 Ni 2p 3/2 和
2+
Ni 2p 1/2 轨道。此外，863.29 和 880.80 eV 处的峰为
卫星峰 [20-23] 。在图 5b 中，NF 中 Fe 元素在 708.60 和
2+
2+
721.41 eV 处的峰分别对应 Fe 2p 3/2 和 Fe 2p 1/2 轨道，
3+
而在 709.44 和 722.32 eV 处的峰分别归属于 Fe 2p 3/2 a—NF、NFP 和 IrO 2 的 LSV 曲线；b—Tafel 斜率；c—EIS
3+
和 Fe 2p 1/2 轨道，714.56 eV 处的峰为卫星峰 [23-25] 。 曲线；d—NFP 的 i-t 曲线
相比之下，NFP 中 Ni 2p 和 Fe 2p 的结合能均发生了 图 6 NF、NFP 和 IrO 2 的 OER 电催化性能测试
负向偏移，这可能是由于溶剂热过程中 CN 基团向 Fig. 6 OER performance tests of NF, NFP and IrO 2

Ni 和 Fe 转移了部分电荷。 从图 6a 可见，与 NF 以及贵金属 IrO 2 比较，NFP
2.2 电催化性能分析 的 OER 性能有显著增强，在 10 mA/cm 的电流密度
2
采用典型的三电极体系，在浓度为 1 mol/L 下，过电位（η 10 ）仅为 260 mV，远小于 NF（320 mV）
KOH 水溶液中，以饱和甘汞电极为参比电极，碳棒 和 IrO 2 （335 mV），比 NF 降低了 18.75%，说明 NFP
为对电极，测试了 NF、NFP 和 IrO 2 的 OER 电催化 有良好的 OER 电催化性能 [26-29] 。从图 6b 可见，NFP
性能，见图 6。 具有最小的 Tafel 斜率（21 mV/dec），远小于 NF

（94 mV/dec）和 IrO 2 （52 mV/dec），说明 NFP 电催
化剂具有更快的电极反应动力学过程。通过与之前
文献对比（表 2，其中，CCFC-2 为质量浓度为 0.2 g/L
碳纳米管的铁氰化钴；在 Co-BPDC/ Co-BDC-3 中，
BPDC 为 4,4′-联苯二甲酸酯，BDC 为 1,4-苯二甲酸
酯，3 为 3 h；MCCF 为多通道碳纤维），该催化剂
表现出优异的产氧性能以及 Tafel 斜率，更加说明该
催化剂具有良好的电催化性能。

表 2 电催化剂的过电位（η 10 ）和 Tafel 斜率（b）对比
Table 2 Comparison of overpotential (η 10 ) and Tafel slope (b)
电催化剂 η 10/mV b/(mV/dec) 参考文献
NFP 260 21 本文
CoFe-200 316 49.6 [1]
CFHC（CoFe 空心笼） 330 57 [8]
CCFC-2 274 62.43 [9]
Co-BPDC/Co-BDC-3 335 72.1 [11]
MCCF（多通道碳纤维） 280 86 [12]
/NiMn-MOFs
FeCoP-400 261 50 [25]
Co 3O 4/Co-Fe 氧化物双壳纳米壳 297 61 [27]
Ni xCo 3-xO 4/NF 287 88 [30]
CoSe 2/FeSe 2@C 291 62 [31]