Page 131 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 卫学玲，等: NF@Ni 3 S 4 @CoFe-LDHs 电极用于尿素辅助碱性析氧 ·353·

R ct 值分别为 11.6、3.4、2.5 和 2.1 Ω，说明在相同电压 化效果，结果如图 7 所示。通常将获得 10 mA/cm 2
下，NF@Ni 3S 4@CoFe 可更快速地驱动电荷转移。 的电流密度所需的电势称为起始电势，从图 7a 可以
看出，NF@Ni 3 S 4 @CoFe 的起始电势比 NF@Ni 3 S 4
和 NF@CoFe 明显低很多，这归因于核壳异质界面
诱导电荷再分配，从而提升了 NF@Ni 3 S 4 @CoFe 对
6 电子转移的能力。图 7b 为 0.45 V 电压下的阻抗图
谱，其中，R ct 值大小依次为：NF@Ni 3 S 4 @CoFe<
NF@Ni 3 S 4 <NF@CoFe<NF，表明复合电极可加快对
中间产物的吸附和质子的解吸速率，提高了电荷转
移速率。图 7c 为依据文献[19]方法得到的 C dl 拟合直
线图，NF@Ni 3 S 4 @CoFe、NF@Ni 3 S 4 、NF@CoFe 和
2
NF 的 C dl 值分别为 46.4、44.6、40.4 和 17.7 mF/cm 。
说明三维结构参与反应的活性面积最大，提供的活
性位点最多。为考察 NF@Ni 3 S 4 @CoFe 对电解液浓
度变化的适应性，分别在含有 1 mol/L KOH 以及
1 mol/L KOH 与 0.10、0.33 和 0.50 mol/L 尿素的混
合电解液中测试催化性能，结果如图 7d 所示。从图
中可以看出，在含尿素的电解液中起始电势均为
1.33 V vs. RHE；且相同测试电压下驱动的电流密度
均高于无尿素电解液。在 1 mol/L KOH 与 0.33 mol/L
2
尿素的混合电解液中，驱动 100 mA/cm 电流密度时
所需电势比 1 mol/L KOH 电解液低 0.13 V；说明尿
素的引入可大大提高整个系统的反应动力。当尿素
浓度从 0.10 mol/L 增加到 0.33 mol/L 时，电极的催
化活性增加，符合扩散性机理 [22] ；当尿素浓度增至
0.50 mol/L 时，电极的催化活性有所降低，这是由
于大量的尿素分子在反应过程中产生过多的含氧中
–
间体与 OH 产生竞争，抑制了水分解效率。

a—LSV；b—过电势；c—Tafel 斜率；d—EIS
图 6 电极的 OER 催化活性
Fig. 6 OER catalytic activity of electrodes

2.2.2 UOR 催化性能分析
为降低阳极反应电势，研究在易被氧化的尿素
辅助下电极的碱性催化效果。通常生活污水中尿素
的浓度为 0.33 mol/L [21] ，因此，选择在 1 mol/L KOH
和 0.33 mol/L 尿素混合电解液中测试电极的催