Page 158 - 《精细化工》2022年第3期

·580· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

能为 855.7 和 873.3 eV 的两个主峰分别对应于 Ni
2p 3/2 和 Ni 2p 1/2 的自旋轨道峰，861.5 和 879.8 eV 处
2+
的两个峰为相应的卫星峰（Sat.），表明 Ni 的存在 [17] ；
与 CN 相比，Fe@CN-2 样品的 Ni 2p 1/2 峰向低结合
能方向偏移了约 0.1 eV。图 3d 分别为 Fe@CN-2 中
O 1s 和 Fe 2p 的高分辨光谱图，O 1s 图谱中结合能
为 530.2、531.3 和 532.5 eV 的 3 个峰分别对应 M—
O 键、—OH 和 C—O 键 [18] ；Fe 2p 图谱中 Fe 2p 3/2

和 Fe 2p 1/2 特征峰的结合能分别为 712.3 和 725.6 eV，
a—TEM 图；b—HEREM 图；c—EDS 元素能量映射图
位于 717.6 和 728.6 eV 的两个峰为卫星峰，这 4 个 图 5 Fe@CN-2 的微观形貌和元素分布
峰表明 Fe@CN-2 中的 Fe 元素以+3 价态存在 [19] 。综 Fig. 5 Morphology and elements distribution of Fe@CN-2
上，Fe@CN-2 样品的 Ni 2p 3/2 峰和 Co 2p 1/2 峰与前驱
体相比发生了不同方向的能量偏移，说明 CN 在被 由图 5a 看出，Fe@CN-2 确实为纳米棒结构。
3+
刻蚀的过程中可能产生 Fe 空位，该空位改变了吸 从 HEREM 照片（图 5b）可以看到，FeOOH 与
附中间体（*OH、*O 和*OOH）与 Co、Ni 位点的 CoNi-LDH 形成了异质界面（图中虚线标注），其中，
结合能 [20] ，易于提高 Fe@CN-2 催化剂的 OER 活性 晶格间距为 0.25 和 0.29 nm 分别归属于 CoNi-LDH
的（040）和（300）晶面，FeOOH 为非晶态。从
和稳定性。
EDS 元素能量映射图（图 5c）可以看出，Co、Ni、
2.2 SEM 和 TEM 分析
O 和 Fe 元素共同存在于 Fe@CN-2 中。虽然 Fe 元素
各电极的 SEM 图如图 4 所示。
的含量相对较少，但 Co、Ni、O 和 Fe 元素分布均匀。
2.3 电催化性能
2.3.1 OER 性能
所制备电极固有的 OER 性能比较如图 6 所示。
由电极的 LSV 曲线（图 6a）可以看出，Fe@CN-2
的起始电位最低，氧化峰面积最大；相同电位下，
Fe@CN-2 驱动的电流密度最大。归因于快速界面法
促使 FeOOH 与前驱体形成异质界面，促进了 Fe 在
复合界面上的氧化和还原，有利于催化剂催化能力
的提高。

图 4 CN/NF(a)、Fe@CN-1(b)、Fe@CN-2(c)和 Fe@CN-3(d)
的 SEM 图（插图为不同放大倍数下的 SEM 图）
Fig.4 SEM images of CN/NF(a),Fe@CN-1(b), Fe@CN-2(c),
Fe@CN-3(d)(The inserts are SEM images at different
magnifications)

从图 4a 可以看出，直径约为 50 nm 的 CN 均匀
致密地生长在基底上，该纳米线表面光滑。从图 4b
可以看出，经过 20 s 的刻蚀后，Fe@CN-1 大致保持
前驱体形貌，仅在顶端交错成纳米结。从图 4c 可以
看到，经过 40 s 刻蚀后，Fe@CN-2 中纳米线逐渐被
刻蚀成直径约为 150 nm 且表面粗糙的纳米棒。当刻
蚀时间为 60 s 时，纳米线被刻蚀坍塌溶蚀后重组为
纳米片，如图 4d 所示。说明刻蚀时间是 Fe@CN 复
合催化剂形貌的决定因素。
利用透射电子显微镜进一步分析 Fe@CN-2 的
结构和元素组成，结果如图 5 所示。