مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

الکتروکاتالیست Ni₂P پشتیبانی‌شده بر پارچه کربنی: مطالعه‌ای بر فعالیت الکتروشیمیایی آن در واکنش آزادسازی هیدروژن در آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه تهران
10.22076/me.2026.743585
چکیده
با توجه به عملکرد برجسته الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر فسفیدهای فلزات واسطه در فرایند تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب، توسعه و بهینه‌سازی این دسته از مواد کاتالیستی ضرورت دارد. در این پژوهش، نانوذرات هیدروکسید نیکل به روش هیدروترمال بر بستر پارچه کربنی سه‌بعدی رشد داده شدند و عملیات فسفیداسیون با استفاده از روش فسفیدکردن در کوره تیوبی خلأ، به‌عنوان رویکردی نوین برای سنتز نانوذرات نیکل‌فسفید، انجام گرفت. شناسایی فازی و بررسی ریزساختار الکتروکاتالیست سنتز‌شده به‌ترتیب با بهره‌گیری از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی صورت پذیرفت. استفاده از کوره تیوبی خلأ با پیش‌ماده سدیم فسفینات برای نخستین بار در مطالعات مربوط به فسفیداسیون به کار گرفته شد و منجر به تشکیل ساختاری منحصربه‌فرد با مورفولوژی گل‌مانند گردید. نتایج حاصل نشان می‌دهد که نیکل‌فسفید بر روی پارچه کربنی از طریق فرایند هیدروترمال در ترکیب با فسفیداسیون در کوره تیوبی خلأ با موفقیت سنتز شده است. ارزیابی الکتروشیمیایی نشان داد که آلایش کنترل‌شده آلومینیوم موجب افزایش قابل‌توجه فعالیت HER می‌شود؛ به‌طوری‌که نمونه 3%Al کمترین پتانسیل اضافی، حداقل شیب تافل (mV/dec۷۴) و پایین‌ترین مقاومت انتقال بار را ارائه داد. این نتایج بیانگر نقش هم‌افزایی آلایش و مورفولوژی گل‌مانند در افزایش تعداد مکان‌های فعال و بهبود سینتیک واکنش است و Ni₂P آلایش‌شده را به یک کاتالیست کارآمد برای تولید هیدروژن تبدیل می‌کند.
کلیدواژه‌ها

[1]           D. Li, H. Liu, and L. Feng, “A Review on Advanced FeNi-Based Catalysts for Water Splitting Reaction,” Energy and Fuels, vol. 34, no. 11, pp. 13491–13522, 2020, doi: 10.1021/acs.energyfuels.0c03084.
[2]           A. Shahroudi, “RSC Advances hydrogen evolution reaction : challenges and future perspectives,” pp. 29440–29468, 2022, doi: 10.1039/d2ra04897c.
[3]           J. Zhu, L. Hu, P. Zhao, L. Yoon, S. Lee, and K. Wong, “Recent Advances in Electrocatalytic Hydrogen Evolution Using Nanoparticles,” Chem. Rev., 2019, doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00248.
[4]           G. Liu, Y. Xu, T. Yang, and L. Jiang, “Nano Materials Science Recent advances in electrocatalysts for seawater splitting,” Nano Mater. Sci., no. November, 2020, doi: 10.1016/j.nanoms.2020.12.003.
[5]           A. H. Wang et al., “hydrogen evolution reaction Flower-like nickel phosphide microballs assembled by nanoplates with exposed high energy ( 001 ) facet : efficient electrocatalyst for hydrogen evolution reaction,” no. 001, doi: 10.1002/cssc.201701647.
[6]           H. Tian, X. Wang, H. Li, M. Pi, D. Zhang, and S. Chen, “Superhydrophilic Al-Doped NiP2 Nanosheets as Efficient Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction,” Energy Technol., vol. 8, no. 1, pp. 1–7, 2020, doi: 10.1002/ente.201900936.
[7]           H. Du, L. Xia, S. Zhu, F. Qu, and F. Qu, “Al-Doped Ni2P nanosheet array: A superior and durable electrocatalyst for alkaline hydrogen evolution,” Chem. Commun., vol. 54, no. 23, pp. 2894–2897, 2018, doi: 10.1039/c7cc09445k.
 

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 آبان 1405