NaFe x Cr y （SO4）2（OH）6的合成及电化学性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0569

无机盐工业 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (8): 71-76.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0569

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NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆的合成及电化学性能研究

陈俊雪¹^,²(), 莫建欣¹^,², 周治宇¹^,², 李中林¹^,², 王丁¹^,², 李玉平¹^,², 胡拥军³, 将学先⁴(), 李义兵¹^,²()

^1.桂林理工大学材料科学与工程学院，广西桂林 541000
^2.桂林理工大学有色金属与材料加工;新技术教育部重点实验室，广西桂林 541000
^3.湖南城市学院材料与化学工程学院，湖南益阳 413099
^4.桂林理工大学南宁分校冶金与资源工程系，广西南宁 530000

收稿日期:2022-09-22 出版日期:2023-08-10 发布日期:2023-08-25
通讯作者: 李义兵（1973— ），男，博士，教授级高级工程师，研究方向为有色金属冶炼；E-mail：lybgems@glut.edu.cn。
将学先（1972— ），男，副教授，研究方向为有色金属冶金及资源综合回收利用；E-mail：153193806@qq.com。
作者简介:陈俊雪（1997— ），女，硕士，研究方向为锌空电池；E-mail：2850075572@qq.com。
基金资助:
广西科技计划项目（重大专项）(桂科AA22067077);广西创新驱动发展专项资金资助项目(桂科AA17204084);湖南省自然科学基金项目(2022JJ5026);有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室开放基金项目(19KF6)

Study on synthesis of NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆ and their electrochemical properties

CHEN Junxue¹^,²(), MO Jianxin¹^,², ZHOU Zhiyu¹^,², LI Zhonglin¹^,², WANG Ding¹^,², LI Yuping¹^,², HU Yongjun³, JIANG Xuexian⁴(), LI Yibing¹^,²()

^1.Department of Materials Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541000，China
^2.Key Laboratory of New Processing Technology for Nonferrous Metals and Materials，Ministry of Education，Guilin University of Technology，Guilin 541000，China
^3.Department of Materials Science and Chemical Engineering，Hunan City University，Yiyang 413099，China
^4.Department of Metallurgical and Resources Engineering，Guilin University of Technology（Nanning Campus），Nanning 530000，China

Received:2022-09-22 Published:2023-08-10 Online:2023-08-25

摘要/Abstract

摘要：

随着国内外能源的过度消耗和环境污染，寻求高效、清洁、可持续的能源已成为当前的首要任务。关于易合成的黄钠铁矾在析氧反应（OER）方面的研究较少。因此，通过水热法合成了4种不同铁铬物质的量比的铬掺杂黄钠铁矾［NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆］催化材料。利用SEM、XRD、Raman和电化学方法对其结构和性能进行表征。结果表明，Cr³⁺成功地掺入到黄钠铁矾晶格中，随着Cr³⁺掺杂量的增加，黄钠铁矾颗粒尺寸逐渐减小；在1 mol/L KOH的电解液中，n（Fe³⁺）/n（Cr³⁺）为1∶1的样品的OER催化性能最佳；当电流密度为10 mA/cm²时，其过电位为370 mV，塔菲尔斜率为92.99 mV/dec，电化学双层电容（C_dl）为10.94 mF/cm²。

关键词: 黄钠铁矾, Cr掺杂, 非贵金属催化剂, 析氧反应

Abstract:

With the excessive consumption of energy and environmental pollution at home and abroad，the search for efficient，clean and sustainable energy sources is a top priority now.Less research has been carried out on the easily synthesised Na-jarosite in the oxygen precipitation reaction（OER）.Therefore，four different molar ratios ［n（Fe³⁺）/n（Cr³⁺）］ of chromium-doped Na-jarosite［NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆］ catalytic materials were synthesized by hydrothermal method.The structure and properties were characterised using SEM，XRD，Raman and electrochemical methods.The results showed that Cr³⁺ was successfully doped into the lattice of Na-jarosite，and the size of the Na-jarosite particles was decreased with the increasing amount of Cr³⁺ doping.In an electrolyte of 1 mol/L KOH，the OER catalytic performance of the sample of n（Fe³⁺）/n（Cr³⁺） of 1∶1 was the most excellent.When the current density was 10 mA/cm²，the overpotential was 370 mV，the Tafel slope was 92.99 mV/dec and the electrochemical double layer capacitance（C_dl） was 10.94 mF/cm².

Key words: jarosite, Cr-doped, non-precious metal catalysts, oxygen evolution reaction

中图分类号:

TQ152

陈俊雪, 莫建欣, 周治宇, 李中林, 王丁, 李玉平, 胡拥军, 将学先, 李义兵. NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆的合成及电化学性能研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(8): 71-76.

CHEN Junxue, MO Jianxin, ZHOU Zhiyu, LI Zhonglin, WANG Ding, LI Yuping, HU Yongjun, JIANG Xuexian, LI Yibing. Study on synthesis of NaFe _x Cr _y （SO₄）₂（OH）₆ and their electrochemical properties[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2023, 55(8): 71-76.

图/表 9

图1

图2

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图9

参考文献 16

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