介孔调控Co9S8/Ni3S2复合电极材料及电催化析氢性能

周 琦 黎新宝 焦孙治

(1兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050)

(2兰州理工大学材料科学与工程学院，兰州 730050)

日益增长的能源需求以及化石燃料燃烧引起的气候变化等因素促使人们寻找一种可持续发展的绿色能源。氢能具有很高的比能量密度[1]，是汽油的3倍，无水乙醇的3.9倍，焦炭的4.5倍。且其燃烧过程中只产生H2O而不会释放CO2气体，因此被公认为最清洁的绿色可再生能源。此外，氢能还可以作为一种中间能量载体[2]，即将不稳定的太阳能和间歇性的风能[3⁃4]等转化为稳定的化学能，便于储存和运输。目前电解水制氢是当今比较成熟的工业制氢技术[5]，但是在电解水过程中，由于电解槽阴极析氢过电位过高，使得能量转化率降低，制备氢气的成本也大大增加。所以寻找廉价且析氢过电位较低的阴极材料成为解决问题的关键。

目前，贵金属(Pt)和贵金属氧化物(RuO2、IrO2)具有最好的本征电催化活性[6⁃8]，但是其昂贵的成本限制了它们的大规模使用[9]。而近年来，过渡金属硫化物在大量研究中被证明具有较高的析氢反应(HER)活性，如镍硫化物和钴硫化物[10]，其中Ni3S2作为一种天然存在的金属硫族化合物，其结构中存在连续的网状Ni—Ni键，使其具有金属本征特性和高电导率[11]，并且Ni3S2的使用成本较低,所以适合作为电催化剂[12⁃13]。同样的，Co9S8在26.8 ℃下的电阻率仅为3.5 mΩ·cm[14]，其相比于氢氧化物、金属氧化物具有更好的导电性[15]。当前，合成具有高比表面积的金属硫化物是一个重要的挑战[16]。……