Page 129 - 《精细化工》2022年第11期

第 11 期 邓晓莉，等: 非晶态硼化物 Ni-Fe-Co-B 的合成及其电催化析氧性能 ·2279·

硼化物 Fe-Co-B（120 mV/dec）和单金属硼化物 Ni-B
（143 mV/dec）、Fe-B（114 mV/dec）、Co-B（121 mV/dec）。
Tafel 斜率可以表现出催化材料的动力学性能，因此
说明由于三金属之间的电子耦合作用，使得四元过
渡金属硼化物相比于三元过渡金属硼化物和单金属
硼化物材料在反应进程中具有更快的电荷转移能
力，从而具有更加优异的催化活性。不同比例的四
元过渡金属硼化物和三元过渡金属以及单金属硼化
物过电位和 Tafel 斜率如表 1 所示。

图 4 不同金属比例的 Fe-Co-B 线性极化曲线（a）；不同
2+
Ni 含量的 Ni-Fe-Co-B 和 Fe-Co-B、Ni-B、Fe-B、
2+
Co-B、NF 的线性极化曲线（b）；不同 Ni 含量的
Ni-Fe-Co-B 和 Fe-Co-B、Ni-B、Fe-B、Co-B 的 Tafel
2+
斜率（c）；不同 Ni 含量的 Ni-Fe-Co-B 的双电层
电容图（d）；Ni-Fe-Co-B 的恒电压稳定性测试（e）
Fig. 4 Polarization curves of Fe-Co-B with different metal
ratios (a); Polarization curves of Ni-Fe-Co-B with
2+
different Ni contents, Fe-Co-B, Ni-B, Fe-B, Co-B
and NF (b); Tafel slopes of Ni-Fe-Co-B with
2+
different Ni contents, Fe-Co-B, Ni-B, Fe-B and
Co-B (c); Double-layer capacitance diagrams of Ni-
2+
Fe-Co-B with different Ni contents (d); Constant
voltage stability test of Ni-Fe-Co-B (e)

表 1 不同样品的过电位、Tafel 斜率和 ECSA 的对比
Table 1 Comparison of overpotential, Tafel slope and ECSA
of different samples
过电位/mV@ Tafel 斜率/ 2
催化剂材料 2 ECSA/(m /g)
20 mA/cm (mV/dec)
Ni 0.1-Fe-Co-B 325 126 12.70
Ni 0.5-Fe-Co-B 334 105 9.25
Ni-Fe-Co-B 299 101 15.90
Ni 1.5-Fe-Co-B 316 120 6.10
Ni 2-Fe-Co-B 309 157 6.78
Ni 2.5-Fe-Co-B 306 121 6.15
Fe-Co-B 326 120 —
Co-B 395 121 —
Ni-B 410 143 —
Fe-B 368 114 —
注：—代表未测。

2+
图 4d 为不同 Ni 含量 Ni-Fe-Co-B 的双电层电
容图。由图 4d 可以看出，四元过渡金属硼化物 Ni-Fe-
2
Co-B 的双电层电容为 6.36 mF/cm ，通过计算可知，
2
ECSA 为 15.9 m /g，明显优于其他 Ni 含量的催化
2+
材料，ECSA 结果如表 1 所示。稳定性和耐久性是
优异催化剂必备的性能。对材料进行了 1.54 V vs.
RHE 的恒电压稳定性测试，结果如图 4e 所示。在
1 mol/L 的 NaOH 电解液中，Ni-Fe-Co-B 的电流密度
2
2
初始值位于 29 mA/cm ，逐渐稳定在 23~25 mA/cm ，
2
在 12 h 内，电流密度始终高于 20 mA/cm ，说明该