Page 85 - 《精细化工》2022年第11期

第 39 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.39, No.11
2022 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2022

功能材料
CoSe @NF 双功能催化剂用于高效碱性全解水
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邹祥宇，贾飞宏，卫学玲，包维维 ，艾桃桃，郭宇晨
（陕西理工大学 材料科学与工程学院，陕西 汉中 723000）

摘要：开发用于水分解的高效稳定、低成本非贵金属电催化剂，特别是在同一电解质中对阴极的析氢反应（HER）
和阳极的析氧反应（OER）都具有高效作用的电催化剂是一项挑战。以六水合硝酸钴、尿素、氟化铵和硒粉为
原料，采用水热和高温固相法在镍网（NF）上原位构筑了 CoSe 2 @NF，采用 XRD、XPS、SEM 和 TEM 对 CoSe 2 @NF
进行了物相分析和形貌表征，并在碱性电解液中对 CoSe 2 @NF 的 HER 和 OER 性能进行了测试。结果表明，表
面粗糙的串珠状纳米线结构极大地增加了 CoSe 2 有效活性位点的数量。该催化电极在 OER 和 HER 中均表现出
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高而稳定的催化活性。将 CoSe 2 @NF 作为全解水槽的阴阳极，在 1.60 V 槽电压下即可产生 10 mA/cm 的电流。
关键词：电催化；双功能催化剂；析氧反应；析氢反应；全解水；功能材料
中图分类号：TQ116.2；TQ151 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2022) 11-2235-06 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

CoSe 2@NF bifunctional electrocatalyst for efficient overall

water splitting under alkaline condition

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ZOU Xiangyu, JIA Feihong, WEI Xueling, BAO Weiwei , AI Taotao, GUO Yuchen
（School of Material Science and Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, Shaanxi, China）

Abstract: It is of great challenge in development of highly effective, stable and low-cost non-noble-metal
electrocatalysts for water splitting, especially those that can efficiently catalyze both hydrogen evolution
reaction (HER) at cathode and oxygen evolution reaction (OER) at anode in the same electrolyte. In the
current research, CoSe 2@NF was synthesized in-situ on nickel foam (NF) with cobalt nitrate hexahydrate,
urea, ammonium fluoride and selenium powder via hydrothermal and solid state process. The phase and
morphology of CoSe 2@NF were then characterized by XRD, XPS, SEM and TEM, followed by analyses of
its OER and HER properties in alkaline solution. The results showed that the specific surface area and
effective active site number of the catalyst obtained were greatly increased by the bead-like structure with
rough surface. Moreover, CoSe 2/NF exhibited high and stable catalytic activity in both the HER and OER in
alkaline solution. The water cell equipped with CoSe 2@NF as both cathode and anode could generate a
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current of 10 mA/cm at a 1.60 V voltage
Key words: electrocatalysis; bifunctional catalysts; oxygen evolution reaction (OER); hydrogen evolution
reaction (HER); overall water splitting; functional materials

H 2 是一种重要的化学原料，也是一种清洁燃料， 化剂，而 Pt 是 HER 的最佳催化剂。但贵金属高昂
利用可再生能源转换的电能进行电解水制氢是一项 的价格和稀缺性严重限制了贵金属基催化剂在电解
[5]
有前途的技术 [1-2] 。全解水由两个半反应组成，即发 水方面的广泛应用 。因此，探索和开发高效、价
生在阳极的析氧反应（OER）和阴极的析氢反应 格低廉的催化剂是非常有必要的。
（HER） [3-4] 。通常，IrO 2 和 RuO 2 是 OER 的基准催 开发能够同时催化阴极和阳极的双功能催化剂

收稿日期：2022-02-23; 定用日期：2022-06-06; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220159
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（51504147）
作者简介：邹祥宇（1980—），男，副教授，E-mail：zou800403@foxmail.com。联系人：包维维（1982—），女，副教授，E-mail：
baowei1834@163.com。