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镍锡析氢活性阴极的电化学制备及其在碱性溶液中的电催化机理
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:Acta Physico - Chimica Sinica
  • 时间:2013.10.17
  • 页码:1479-1486
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京化工大学,化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029, [2]北京化工大学,材料电化学过程与技术北京市重点实验室,北京100029, [3]蓝星(北京)化工机械有限公司,北京100176
  • 相关基金:国家自然科学基金(51125007)资助项目
  • 相关项目:多元多尺度氧还原电催化材料的结构调控与功能化
中文摘要:

采用恒电流电沉积法在铜箔基底上获得镍锡合金镀层电极.电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRDl以及高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明,随着锡含量的增加,镀层由镍晶胚与非晶镍锡构成的非晶态结构转变为NisSn4与Ni3Sn2的混晶结构.扫描电镜(SEM)分析发现,非晶结构镍锡合金电极表面粒子分布均匀且粒径细小.NiaSn4与Ni3Sn2混晶结构的镍锡合金电极表面粗糙且断面呈分层自组装结构.在25℃,1mol·L^-1NaOH溶液中的稳态极化曲线表明非晶结构的镍锡合金电极具有良好的催化活性,其析氢过电位仅为85mV交流阻抗测试表明,非晶以及混晶结构的镍锡合金在析氢电催化反应过程中由电化学吸附(Volmer)以及电化学脱附(Heyrovsky)两个电荷转移过程控制,且非晶结构电极相比于NiaSn4与Ni3Sn2混晶结构电极的高活性源于其活性氢具有更快的电化学吸附以及脱附速度.

英文摘要:

A simple galvanostatic electrodeposition method was used to synthesize an active Ni-Sn electrode on a Cu foil substrate. Characterization by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD) revealed that the crystal structures of the deposited films transformed from amorphous structures composed of Ni crystal embryos and amorphous Ni-Sn to Ni3Sm/Ni3Sn2 mixed crystals with increasing Sn content. Scanning electron microscope (SEM) images indicated that the amorphous Ni-Sn electrode possessed a smooth surface with uniform distribution of small particles, whereas the Ni3Sn4/Ni3Sn2 mixed crystalline electrode exhibited a rough surface composed of lamellar structures. The polarization curves measured in 1 mol. L-1 NaOH solution at 25 ℃ indicated that the amorphous Ni-Sn electrode showed a smaller overpotential (85 mV) and better electrocatalytic performance for hydrogen evolution than the mixed crystalline electrode. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results showed that the hydrogen evolution reaction occurs on the Ni-Sn alloy electrode under a mixture of Volmer and Heyrovsky control. The higher activity of the amorphous Ni-Sn electrode was attributed to the faster charge transfer and electrochemical adsorption and desorption rates of hydrogen atoms compared with those on the mixed crystalline electrode.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781