| 采用典型的三电极体系研究了不同样品的电催化水分解的氧化性能。样品均在负方向测量LSV,以消除在OER测试中由镍氧化产生的电流。在同一电流密度下,不同二氯丙烷催化剂材料所需的过电位往往具有较大差异,过电位越小,表明该二氯丙烷催化剂的电催化性能越优异。图5Cad和(Cb)显示了未经过iR补偿处理的五种不同电极的LSV曲线及其相关过电位。可以清楚地看到,FeS/MoSz/Ni3SzNF在10,50,100mA·cm2下的过电位分别为225,309,393mV,其低于MoS2/Ni3S2NF(459mV100mA·cm2),FeS/Ni3S2NF(408mV100mA·cm2)、Ni3S2NF(542mV100mA·cm2)和NF(594mV1OOmA"cm2。这表明电二氯丙烷催化剂有着很高的催化活性。与MoS2/Ni3S2NF和FeS/Ni3S2NF相比,FeS/MoS2/Ni3S2NF二氯丙烷催化剂的Ni氧化还原峰强度降低以及催化活性提高。这与XPS表征结果高度一致。首先,XPS分析证实,FeS和MoS:的引入导致Ni2p结合能正移,表明Ni原子附近的电子云密度降低,电子结构得到优化。这与LSV曲线中观察到的Ni氧化还原峰强度降低现象相符。其次,结合下文EIS测试显示FeS/MoS2/Ni3S:具有最小的电荷转移电阻(Rr=1.345S2),以及Tafel斜率(72mVdec-r)的显著降低,证实异质结构促进了界面电荷传输,可以推断这种增强的电荷转移动力学和优化的电子结构协同降低了OER的反应能垒,从而提高了催化效率。Tafel斜率越小,反应速率越大,催化反应越容易被激活,电催化性能越好。如图5Cc)所示FeS/MoS2/Ni3S2NF的塔菲尔斜率(72mVdec-1)低于MoS2/Ni3S2NFC82mVdec-1)、FeS/Ni3S2NF(107mVdec-1)、Ni3S2NF(116mVdec-1)和NFC190mV"dec-1,表明FeS/MoS2/Ni3S2NF具有最快的反应动力学。采用电化学阻抗图谱法研究了电解质溶液与二氯丙烷催化剂电极界面处的电荷转移能力。通过zV1eW软件构建等效电路并拟合后,得到了所有二氯丙烷催化剂的奈奎斯特半圆,如图5Cd)所示。FeS/MoSz/Ni3S2的Rct最小,为1.345S2,表明FeS/MoSz/Ni3S:在OER过程中具有最好的电子输运性能。这是因为氧空位与活性Ni/Fe位点之间的相互作用能够调控这些活性中心的电子结构,从而提高电导率。http://www.zbdongtong.com |