亲水性石墨烯(HG)/镍复合电极材料的制备及其电催化析氢性能的研究

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  本论文重点讨论了将碳材料与镍在泡沫镍基地进行电沉积复合制备了Ni-HG/NF、Ni-HG-rGO/NF 以及 Ni-CNTs-HG/NF 等复合电极材料,并通过 FTIR、XRD、TEM、XPS、BET、CS、SEM、EDS等其他测试手段对复合电极材料进行微观形貌、组织结构和组成成分的分析,复合电极材料的电化学性能测试主要来源于CHI660化学工作站的相关测试。通过测试结果分析,分别详细地探究了复合电极材料的复合相浓度和不同复合相对复合电极材料形貌、结构及电化学性能的影响。
  将亲水性石墨烯(HG,一种碳材料)与镍在泡沫镍基地进行电沉积复合制备Ni-HG/NF等电极复合阴极材料。通过使用电沉积法制备复合电极材料,可以使金属沉积层变得更薄,且沉积层也会更均匀地分布在镍基底上。实验中发现,当亲水性石墨烯的添加量与复合电极材料的性能有很大关系,当其达到最佳浓度 0.5g/L 时,复合电极材料展现出最好的电催化析氢性能。
  以亲水性石墨烯和氧化石墨烯(GO)为复合相,将其混合物与金属镍同时在电沉积技术的作用下共沉积到泡沫镍存底上制备 Ni-HG-rGO/NF 复合电极材料。实验测试数据表明,在亲水性石墨烯和氧化石墨烯达到最佳比例为1:1时,制备的复合镀层呈现出“曼陀罗”形状,此形状为催化反应提供了大的表面积,使得更多的催化反应活性位点得以暴露,最终提高复合电极材料的反应效率。
  同样采用电沉积法将其混合物与金属镍同时沉积到泡沫镍存底上制备Ni-CNTs-HG/NF 复合电极材料。电化学测试表明,当复合相碳材料为亲水性石墨烯和碳纳米管两者混合物时,其复合电极材料的电化学性能优于复合相只有亲水性石墨烯或者碳纳米管存在时的复合电极材料。
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