超薄超小镍铁水滑石的声悬浮制备
加晓丹1
李金龙2
张绍炳2
贾金鑫2
赵顺省1
杨再文1
杨征1
刘向荣1
1.西安科技大学化学与化工学院,陕西 西安 710054;自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,陕西 西安 7100212.西安科技大学化学与化工学院,陕西 西安 710054
摘要：开发高效、低成本的清洁能源,有助于降低CO2排放.电催化分解水产氢产氧或许可实现未来对清洁能源的需求.在诸多纳米材料中,超薄二维纳米材料因其可暴露更多的活性位点、具有更高的比表面积等特点,在电催化反应中表现出优异的性能.镍铁水滑石(NiFe-LDH)是非常有前景的过渡金属电催化分解水产氧反应(OER)催化剂.采用水热法制备NixFe1-LDH(x=1,2,3)前体,利用超声悬浮剥离法实现超薄超小镍铁水滑石纳米片的快速制备.声悬浮法利用超声波发射端和反射端间产生的高强度声辐射力来抵消样品的重力,进而使样品被悬浮.超声波反复叠加形成的高声强驻波,更易实现超薄超小纳米材料的快速制备.研究发现,通过超声悬浮技术可实现仅用20 μL甲酰胺在20 min内成功将Ni1Fe1-LDH前体从横向尺寸为1 500 nm、厚度为25.66 nm剥离为分散较为均匀、横向尺寸约10 nm、厚度低至0.649 nm的超薄超小镍铁水滑石纳米片,并具有优异的OER性能.不同物质的量比的镍铁水滑石随超声悬浮时间逐渐增加,OER性能逐渐提高.其中,当电流密度达10 mA/cm2时,Ni1Fe1-LDH-20 min的过电位低至309 mV,相比于Ni1Fe1-LDH前体的过电位673 mV,降低了 364 mV,其塔菲尔斜率也相应从137 mV/dec降至67 mV/dec,电化学活性表面积增大了 2.4倍.与其他过渡金属基催化剂相比,在OER中表现出优异的性能.
关键词：镍铁水滑石析氧反应声悬浮剥离超薄超小纳米片
分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)O646(物理化学（理论化学）、化学物理学)
资助基金：国家自然科学基金(22179107)
论文发表日期：2024-04-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 120-129 )
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