快速制备不锈钢自支撑析氧催化剂的性能研究

李玉平，熊图治，韦晶晶，Balogun Muhammad-Sadeeq

（湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082）

水分解技术可以分为析氢反应（HER）和析氧反应（OER）两个电化学半反应.使用催化剂降低反应能垒，可使水分解制氢更符合实际需求.现常用的OER 和HER 催化剂有Ir 基、Ru 基和Pt 基等贵金属化合物催化剂[1-3]，它们虽然能较大幅度降低水分解所需的电压，但因资源稀缺、成本高昂以及稳定性较差而影响了其规模化使用[4-5].正因为如此，过渡金属电催化剂已备受人们青睐.有些过渡金属催化剂的催化性能已经接近甚至优于贵金属催化剂[6-8].

不锈钢网因其具有良好的导电性、在碱性介质正电位下的高稳定性、自身的三维结构、适当的柔性及低廉的价格而成为电化学过程（如OER）的理想基体之一[9-10]，通过适当处理后，可直接用做OER 催化剂.例如Balogun 等[11]曾用LiCl·H2O 和H3PO4在120 ℃腐蚀AISI-304 不锈钢网并将其在N2气氛下退火后直接用于OER 催化.在10 mA·cm-2处的过电位为278 mV，塔菲尔斜率为83 mV·dec-1，电解1×106s 后，催化性能没有发生明显变化.但因需要腐蚀和退火处理，其制备周期至少需要4 h 以上，不利于规模化快速生产，并且OER 性能仍然有待提升.Zou等人[12]将负载有导电Ni3S2纳米片的泡沫镍（Ni3S2/NF）作为前驱体，将其置于含Fe3+的预热溶液中5 s后，便可以得到生长有非晶态Ni-Fe 双金属氢氧化物的Ni-Fe-OH@Ni3S2/NF，在过电位为167 mV 时具有10 mA·cm-2的电流密度，过电位为300 mV 时，电流密度可以达到100 mA·cm-2.尽管Ni-Fe 双金属氢氧化物的制备特别迅速，但是Ni3S2/NF 前驱体仍然需要在反应釜反应5 h 以上才能得到.

本文主要研制了一种便于规模化快速……