【摘要】 在合成的催化材料中，Zn0.25Ni0.75Se2/NF表现出最高的电催化性能，在0.5 M H2SO4和1 M KOH中的η10分别为126 mV和158 mV。

金属离子掺杂被认为是提高电催化析氢反应（HER）过渡金属硒化物基催化剂活性的有效方法[1-3]。

 

在此，我们报告了在泡沫镍（NF）上生长的锌掺杂 NiSe2 纳米粒子（ZnxNi1-xSe2，其中 x = 0.25、0.50、0.75）的一锅法合成，并研究了 ZnxNi1-xSe2/NF 对电催化 HER 的功效 。

 

对合成的材料进行了系统表征，并在酸性和碱性介质中测试了其电催化HER活性，其中Zn0.25Ni0.75Se2/NF表现出了相对较高的电催化性能。

 

Zn0.25Ni0.75Se2/NF 需要 126 mV 和 158 mV 的极低过电势才能使 HER 在 0.5 M H2SO4 和 1 M KOH 中分别达到 10 mA cm-2 电流密度。测量了电化学活性表面积和双层电容等固有的电化学性能，Zn0.25Ni0.75Se2/NF表现出优异的活性。

 

此外，无粘合剂的Zn0.25Ni0.75Se2/NF电催化剂在酸性和碱性介质中连续12小时析氢过程中表现出优异的稳定性。

 

通过在 NiSe2 结构上掺杂 Zn 合成了 ZnxNi1-xSe2 纳米颗粒（x = 0.25、0.50、0.75），以提高电催化 HER 活性。

 

此外，这些材料通过水热工艺直接生长在导电 NF 基底上，由此合成的无粘合剂 ZnxNi1-xSe2/NF 材料可用于酸性和碱性介质中的电催化 HER。

 

在合成的催化材料中，Zn0.25Ni0.75Se2/NF表现出最高的电催化性能，在0.5 M H2SO4和1 M KOH中的η10分别为126 mV和158 mV。

 

值得注意的是，在 1 M KOH 中较高的电流密度下，Zn0.25Ni0.75Se2/NF 的过电势低于商用 Pt/C (20 wt%) 催化剂。

 

此外，Zn0.25Ni0.75Se2/NF 在 1 M KOH 中表现出 475 cm2 (Cdl = 19 mF) 的高 ECSA 和 18.6 x 10- 3 s - 1 的 TOF。

 

因此，在NiSe2中掺入Zn原子增加了催化活性位点和电导率，从而增强了Zn0.25Ni0.75Se2的电催化活性。

 

此外，通过在 NF 上直接生长 Zn0.25Ni0.75Se2 制备的无粘合剂电催化剂在酸性和碱性介质中均具有令人印象深刻的电催化性能和稳定性。

 

[1] P. Liu, J. Zhu, J. Zhang, K. Tao, D. Gao, P. Xi, Active basal plane catalytic activity and conductivity in Zn doped MoS2 nanosheets for efficient hydrogen evolution, Electrochim. Acta 260 (2018) 24–30, https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.11.080.

[2] M.S. Dresselhaus, I.L. Thomas, M.S.T. Dresselhaus, Alternative energy technologies, Nature 414 (2001) 332–337, https://doi.org/10.1038/35104599.

[3] J. Staszak-Jirkovsky, C.D. Malliakas, P.P. Lopes, N. Danilovic, S.S. Kota, K. C.Chang, B. Genorio, D. Strmcnik, V.R. Stamenkovic, M.G. Kanatzidis, N. M.Markovic, Design of active and stable Co-Mo-Sx chalcogels as pH-universal catalysts for the hydrogen evolution reaction, Nat. Mater. 15 (2016) 197–203, https://doi.org/10.1038/nmat4481.

 

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