石油化工高等学校学报
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Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列的制备及其碱性析氢性能的研究
李乐乐, 申丽莎, 涂志明, 卢卓信, 谭弘毅, 杨轶, 闫常峰
石油化工高等学校学报    2024, 37 (4): 57-65.   DOI: 10.12422/j.issn.1006-396X.2024.04.008
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以偏钨酸铵、乙酸铜等为原料,通过控制掺杂比,采用简单的水热法,合成了形貌不同的前驱体,随后结合高温退火法,在碳纸上成功实现了Cu掺杂WN松枝状自支撑纳米阵列(Cu?WN?5∶1)的原位生长;利用SEM、TEM、XRD、XPS等测试手段对样品的形貌和结构进行表征分析,进而利用电化学测试方法评估了催化剂的析氢性能。结果表明,W和Cu的掺杂比(n(W)/n(Cu))对催化剂的析氢性能具有重大影响;当n(W)/n(Cu)为5∶1时,催化剂具有最优的析氢活性;Cu元素的成功掺杂改变了WN的电子结构,增加了其活性位点的数量,加速催化过程中的电荷转移速率,从而提升了材料的HER活性;Cu?WN?5∶1在KOH浓度为1.0 mol/L、电流密度为10 mA/cm2时所需的过电位为195 mV,Tafel斜率为192 mV/dec,说明Cu?WN?5∶1具有较快的电化学析氢反应动力学速率;该材料在KOH浓度为1.0 mol/L的条件下持续反应36 h,表现出优异的长期稳定性。

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