碳化铁/氮掺杂碳纳米粒子的制备及其电化学析氢性能

杨森¹，王兵¹，熊鹰²，陈卓¹，王国欣¹

1. 西南科技大学材料科学与工程学院2. 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室

摘 要：发展环境友好和成本低廉的析氢催化剂对于可再生能源技术具有重要意义。采用二茂铁和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为原料,通过简单的水热法结合尿素辅助下的高温热解合成碳化铁/氮掺杂碳（Fe₃C/N-C）的复合纳米粒子。重点比较了不同热解温度对所制备的复合纳米粒子的成分、微观结构以及电催化析氢性能的影响。结果表明,在800℃热解温度下获得的Fe₃C/N-C在碱性电解液中具有最好的催化活性,其过电位为211 mV（电流密度为10 mA/cm²）,塔菲尔斜率仅137 mV/dec,优于其他热解温度下获得的样品,且该样品连续工作10 h后催化活性未见明显衰减,展现了良好的耐久性。该工作将为过渡金属碳化物和氮掺杂碳的复合结构调控提供新思路,同时为发展高效廉价的非贵金属电催化剂提供技术支撑。

关键词：电催化;碳化铁;氮掺杂碳;析氢;过电位;