镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能

《镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能》是一篇探讨新型电极材料在电催化析氢反应中应用的学术论文。该研究旨在开发一种具有高催化活性、良好稳定性和低成本的电极材料，以满足绿色能源和可持续发展对高效氢能生产的需求。

随着全球能源结构向清洁化、低碳化方向转变，氢能作为一种理想的清洁能源载体受到广泛关注。然而，目前常用的析氢催化剂如铂（Pt）和钯（Pd）等贵金属材料价格昂贵，且资源有限，难以大规模应用。因此，寻找替代性的高性能非贵金属催化剂成为当前研究的热点。

本文提出了一种基于镍（Ni）基体与二氧化钛（TiO2）复合的新型电极材料。通过将TiO2纳米颗粒负载于Ni基体表面，形成具有多孔结构和高比表面积的复合电极。这种结构不仅增强了电极的导电性，还为析氢反应提供了更多的活性位点。

论文详细描述了该复合电极的制备方法。首先，采用化学沉积法或电化学沉积法制备Ni基电极，随后通过溶胶-凝胶法或水热合成法制备TiO2纳米材料，并将其均匀负载于Ni基体上。制备过程中，研究人员优化了TiO2的含量、粒径以及沉积条件，以确保电极的结构稳定性和催化性能。

为了评估该复合电极的电催化析氢性能，实验采用了循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）和电化学阻抗谱（EIS）等多种测试手段。结果表明，与纯Ni电极相比，TiO2复合电极表现出更低的析氢过电位和更高的电流密度，说明其具有优异的催化活性。

此外，论文还研究了不同TiO2含量对电极性能的影响。当TiO2含量为10 wt%时，电极的催化活性达到最佳水平。进一步分析发现，TiO2的引入不仅提高了电极的导电性，还通过电子传递机制促进了氢气的析出过程。

在稳定性测试方面，该复合电极表现出良好的耐久性。经过长时间的电解反应后，电极的催化活性几乎没有下降，表明其具有较高的结构稳定性和抗腐蚀能力。这为实际应用提供了重要的理论依据和技术支持。

研究还探讨了TiO2在电催化析氢中的作用机制。通过X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）等表征手段，研究人员发现TiO2与Ni之间形成了良好的界面结合，有助于电子的快速传输和氢吸附/脱附过程的优化。

综上所述，《镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能》这篇论文为开发高效、低成本的电催化析氢材料提供了新的思路和方法。该研究不仅拓展了TiO2在电化学领域的应用范围，也为未来氢能技术的发展奠定了坚实的基础。

未来的研究可以进一步探索其他过渡金属氧化物与Ni基体的复合体系，以期获得更优的催化性能。同时，如何提高电极的规模化制备效率和降低成本也是值得深入研究的方向。