氧析出反應(OER)是水分解、金屬-空氣電池以及電鍍行業中的關鍵化學反應[1]
OER是一種涉及4電子的協同質子-電子轉移(CPET)的反應[2],其遲滯的動力學阻礙了電催化效率的提高[3]
即使使用貴金屬氧化銥/釕(IrO2/RuO2)催化,也需要較大的過電位[4, 5]
貴金屬催化劑的成本高,限制了其在清潔能源技術中的使用
因此,開發低成本高活性的電催化劑以降低OER的過電位,至關重要[6]
高熵合金(HEAs)[7~9]打破了傳統合金的設計理念,由5種或5種以上的金屬原子近距離排列產生四大效應,對先進功能材料的開發有重要的意義[10]
與結晶態相比,非晶結構的無序使氧配位增加,活性位點豐富,在堿性溶液中對OER的催化活性更好[11~13]
Wang T等[14]用磁控濺射法在聚乙烯醇(PVA)襯底上沉積了一層二維高熵合金,隨著濺射功率和氣體流量的改變從納米晶向非晶結構轉變
這種高熵合金,有望應用在催化領域
Glasscott M W等[15]提出電合成8種等摩爾組分HEMG-NPs的策略,介紹了CoFeLaNiPt-HEMG-NPs在電催化水分解技術中的應用
這些結果表明,用磁控濺射法制備的非晶態高熵合金薄膜其電催化析氧性能值得深入研究
本文選擇過渡金屬Fe、Co、Ni、Mo、Cr[16]作為高熵薄膜的組成元素,用貼片法[17]進行成分設計,適當提高FeCoNiMoCr合金體系中高活性過渡金屬元素的含量[16, 18, 19]
使用工業中廣泛應用的尺寸穩定性陽極(DSA)Ti作為基底(與石墨電極相比,Ti電極析出的氧氣純度高且不含CO2[20, 21]),用磁控濺射法制備非晶態高熵薄膜電極,研究其電催化析氧性能和穩定性
1 實驗方法1.1 電極的制備
FeCoNiMoCr高熵合金薄膜電極的制備,包括Ti片的預處理和磁控濺射
將Ti片打磨、堿洗、酸洗后,浸泡在無水乙醇中備用[22]
使用JGP450A2型超高真空磁控濺射系統,以Co靶(純度99.9%)、Cr靶(純度99.9%)、Mo靶(純度99.9%)、Ni片(純度99.95%)和Fe片(純度99.95%)采用貼片法[17]制備濺射靶材
表1列出了用磁控濺射法制備高熵薄膜電極的工藝參數
將經過預處理的Ti作為Ti電極,用于比較
用參考文獻[23]中的方法評價RuO2的析氧性能
3種電極片的尺寸均為
聲明:
“FeCoNiMoCr高熵合金薄膜電極的電催化析氧性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)