Page 128 - 《精细化工》2022年第11期

·2278· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

可能是由于反应过程中和储存过程发生氧化而产生的。 779.5 和 780.8 eV 处峰归属于 Co 的氧化物，其余拟
图 3c 为 Ni 2p 的高分辨率 XPS 谱图。如图 3c 所 合峰为卫星振动峰。图 3f 为 B 1s 的高分辨率 XPS
示， 852.5 eV 处峰归属于 NiB 物种，854.7 和 856.5 eV 谱图。如图 3f 所示，B 1s 的 XPS 谱图中共有 3 个
处峰归属于 NiO 和 Ni(OH) 2 ，854.7、856.5 eV 和 拟合峰，分别位于 189.3、190.8 和 191.8 eV 处。其
871.9、873.4 eV 处峰分别为 Ni 2p 3/2 和 Ni 2p 1/2 的特 中，相对于纯 B 187.1 eV 处的拟合峰，189.3 eV 处拟
征峰 [17] ，其余拟合峰是卫星振动峰。图 3d 为 Fe 2p 合峰表明 B 发生正化学位移，证明 B 在材料中提供
的高分辨率 XPS 谱图。如图 3d 所示，708.9 eV 拟合 电子给金属活性位点，B 通过电子转移与金属的空
峰归属于 FeB 物种，710.8 和 713.6 eV 处峰分别归属 d 轨道发生杂化 [21] ，190.8 和 191.8 eV 处峰归属于 B
[9,18]
于 FeO 和 Fe 2O 3 ，716.3 eV 处峰为氧化峰产生的卫 的氧化物（硼酸金属盐），与 TEM 结果一致。结果
星峰。图 3e 为 Co 2p 的高分辨率 XPS 谱图。有报道 表明 B 提供电子给活性位点，进一步降低了反应进
指出，CoB 的结合能一般位于 778.0~778.7 eV [19-20] 。 程中形成中间体 M—OOH 的反应能垒，有利于催化
因此，图 3e 中 778.0 eV 拟合峰归因于 CoB 物种， 性能的提升。

图 3 Fe-Co-B 和 Ni-Fe-Co-B 的 XRD 谱图（a）；Ni-Fe-Co-B 的 XPS 全谱图（b）；Ni-Fe-Co-B 的 Ni 2p（c）、Fe 2p（d）、
Co 2p（e）、B 1s（f）区域的高分辨率 XPS 谱图
Fig. 3 XRD patterns of Fe-Co-B and Ni-Fe-Co-B (a); XPS full spectrum of Ni-Fe-Co-B (b); High-resolution XPS spectra of
Ni-Fe-Co-B material in Ni 2p (c), Fe 2p (d), Co 2p (e) and B 1s (f)

2
2.2 电化学表征及分析 由于三金属协同作用的影响，电流密度达到20 mA/cm ，
2+
2+
3+
通过 LSV 在 1 mol/L NaOH 溶液中测试了催化 n(Ni )∶n(Fe )∶n(Co )=1∶1∶1 时，过电位仅为
剂负载到泡沫镍上的电催化性能。图 4a、b 分别为 299 mV。相对于三元过渡金属硼化物，Ni 的掺入使
三元过渡金属硼化物和四元过渡金属硼化物的 LSV 材料的过电位降低了 27 mV，Ni-Fe-Co-B 过电位也
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2+
测试曲线。如图 4a 所示，当 n(Fe )∶n(Co )=1∶9、 明显低于单金属硼化物。图 4b 中，1.3~1.5 V 区间
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2
3∶7、5∶5、7∶3、9∶1 时，在 20 mA/cm 的电流 出现的氧化峰，是由于 Ni 的掺入，这个氧化峰归
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密度下，过电位分别为 367、335、326、352、370 mV。 属于 Ni /Ni 发 生 氧 化而产生 的 Ni(OH) 2 和
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可以看出，当 n(Fe )∶n(Co )=5∶5 时，过电位低 Ni—OOH 物种 [22] ，单金属硼化物（Ni-B）在 OER
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于其他比例下的三元过渡金属硼化物。在四元过渡 半反应开始之前也出现同样的氧化峰，由于 Fe 、
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金属硼化物的制备中，是以三元过渡金属硼化物中 Co 的影响，四元过渡金属硼化物的氧化峰电位向
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2+
的最优双金属比例 n(Fe )∶n(Co )=5∶5 掺入不同 高电位方向略有移动。
2+
含量的 Ni ，从而进一步探究不同 Ni 含量材料的催 图 4c 为拟合 LSV 曲线得到的不同 Ni 含量的
化性能。将不同 Ni 含量的四元过渡金属硼化物和三 Ni-Fe-Co-B、Fe-Co-B 和单金属硼化物的 Tafel 斜率。
元过渡金属硼化物 Fe-Co-B 以及单金属硼化物 由图 4c 可以看出，四元过渡金属硼化物 Ni-Fe-Co-B
Ni-B、Co-B、Fe-B 进行性能比较。由图 4b 可以看出， 的 Tafel 斜率仅为 101 mV/dec，明显小于三元过渡金属