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本科生工作社会实践

教师教育学院“溶胶-凝胶法制备Fe-Ni2P@N,P-CNSs双功能氧电催化剂”科研创新实践团队成功开展研究

7月12日至7月17日,教师教育学院“溶胶-凝胶法制备Fe-Ni2P@N,P-CNSs双功能氧电催化剂”科研创新实践团队对研究材料进行了电催化性能的测试及其数据分析工作。

             
  7月12日上午,小队开展了对Fe-Ni2P@N,P-CNSs材料进行电化学性能测试的活动。小队选择了传统的三电极测试方案,从催化剂的析氧(OER),氧还原(ORR)等不同方向测试其电催化性能。
充分考虑实验的偶然性因素,小队将制得的每组样品都滴取了三支电极进行测试,并同时准备了多种条件不同的样品进行平行实验。实验概况如下:相同实验条件下,在饱和N2的0.1 M KOH溶液中,将目标材料与CNSs、无铁Ni12P5/Ni2P2O7@N,P-CNSs、工业RuO2、Pt/C催化剂的电化学性能进行评估。对于OER过程,通过观察扫描速率为5 mV•s-1的典型线性扫描伏安(LSV)曲线比较。最终发现,Fe-Ni2P@N,P-CNSs催化剂的OER活性明显高于其他样品:其电流密度达到10mA•cm-2时,过电位水平与基准RuO2 相当,大大低于Ni12P5/Ni2P2O7@N,P-CNSs、CNSs。与此同时,其在1.7 V电位下的电流密度也远远高于相同条件下的RuO2 、Ni12P5/Ni2P2O7@N,P-CNSs 和CNSs,有力彰显了Fe-Ni2P@N,P-CNSs在电化学器械中具有的优异活性。

             
  众所周知,在氧还原测试中,起始(E0)和半波电位(E1/2)是验证ORR活性的两个重要参数。Fe-Ni2P@N,PCNSs的起始电位为正,非常接近商业化Pt/C催化剂的起始电位。同时Fe-Ni2P@N,P-CNSs又具有较高的限流扩散电流密度,与商业化Pt/C 相当。通过后续的查阅资料发现,它的ORR活性也可与近期报道的其他过渡金属型ORR电催化剂的性能相媲美。
  7月15日下午,五种催化剂的性能测试及评估工作陆续结束。16日至17日,小队结合7月8日至11日取得的相关产品的一系列数据和图片表征,对产品的优异电催化性能从其结构和组成特征方面进行了分析。
  电催化性能的测试及其数据分析是一项冗长繁杂的工作,小队成员在这四天时间内克服了夏日的炎炎暑气,早出晚归,按时按量地完成了试验任务。在师兄师姐的帮助下,从一开始的一知半解到后来的轻车熟路,渐渐掌握了一套电催化测试的流程,并能结合物理表征,从结构入手初步分析其性质特点。更重要的是,小队成员掌握了这项技能,将对未来的科研工作提供诸多便捷,获益匪浅。(教师教育学院:刘千玉)