Cu-Ci析氧催化剂原位制备及其性能研究.pdf

第45卷第3期 太原理工大学学报 V01．45No．3 2014年5月 JoURNAL0FTAIYUANUNIVERSITY0FTECHNoLOGY 2014 May 文章编号：1007—9432(2014)03一031l—04 Cu—Ci析氧催化剂原位制备及其性能研究 郝根彦，赵 强，马 楠，李晋平 (太原理工大学精细化工研究所，太原030024) 摘 要：在常温、常压及近中性的电解体系中，采用控制电位电解法原位制备了Cu—c．析氧催 化剂。通过电流密度变化曲线和Tafel曲线考察了Cu—C．催化剂的电化学性能，并考察了K2Co。 电解质溶液的浓度对催化荆制备及电化学性能的影响。采用XRD、SEM和EDS等分析技术对催 化荆的结构、形貌及组成进行了表征。实验结果表明：原住电解沉积合成的Cu—c．析氧催化荆在电 解水过程中表现出了较高的析氧活性和稳定性。 关键词：电解；析氧催化剂；制氢；原位电沉积 中图分类号：0614 文献标识码：A 太阳能是能够大规模满足全球日益增长的能源 需求的可再生能源[1]，把太阳能经济、高效地转化为 l 实验 化学燃料，对于太阳能的综合利用尤为重要口≈]。以 1．1催化剂的原位生成 太阳能为驱动的电解水制取氢气是一种有效的能量 在中间带有隔膜的H型电解槽的阴极室中放 mLo．1 储存方法，以氢气为良好的能源载体进行能量储存 入40 mol／L 可以避免太阳能、风能等发电产生的电压低、并网难 极室中放入40mL含有1mmol／LCu(N03)2的 及不稳定的缺点，进而实现太阳能、风能等可再生清 o．1 cm mol／L cm×5 K2C03溶液。用1 ITO玻片 洁能源的高效利用。传统的电解水制氢技术需要强 作为工作电极，使用前用丙酮和乙醇分别超声清洗 酸、强碱及高温的条件，强酸或者强碱性以及高温的 3min并用超纯水冲洗干净，将IT0玻片的1cm×1 电解环境会造成电解槽的腐蚀速度加快，增加了电 cm部分置人液面以下。以Ag／AgCl电极作为参比 解水制氢的操作成本。中性或者近中性的电解环境 电极，铂柱电极(①1mm×10 mm)作为辅助电极，外 可以降低电解槽的腐蚀速度和维护成本，使电解制 加电压1．3V(vs．NHE)(若无特殊说明，文中的 氢过程更加安全可靠。近年来，Nocera课题组在阳 参比电极和辅助电极均采用Ag／AgCl电极和铂柱 极析氧催化上取得了关键的突破，在磷酸盐和硼酸 电极，电极电势均相对于NHE)，通过电极的电量控 盐为缓冲溶液的中性、近中性电解质溶液体系中，分 制在15C／cm2． 别电解沉积制备了高效无定形的Co和Ni基的阳 1．2电化学测试方法 极析氧催化剂[4。8]，并且揭示了电解质溶液在电解沉 阴极室和阳极室各放入40mL的o．1mol／L 积过程中的重要作用及催化机理。因此，寻