化学工程与装备2023年第4期188ChemicalEngineering&Equipment2023年4月镍基硫族化物在电催化析氢反应中的研究进展赵燕晓1，杨泽鹏1，魏灿1，王震2（1．中国船舶重工集团公司第七一八研究所；2．中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司，河北邯郸056000）摘要：基于可再生能源的水电解制氢技术是一种绿色高效的高纯氢气制备手段。然而，能量损失（如过电位）和电极材料等问题使得该技术成本高、效率低。随着过渡金属硫化物的发展，高效的商业化水电解制氢技术将指日可待。过渡金属硫化物由于包含负极化的硫化物阴离子，具备相对较低的质子吸附自由能，在析氢反应（HER）中比贵金属效果更好。近年来，对镍基硫族化物催化HER的研究持续增长。本文致力于全面了解镍基硫族化物析氢电极的研究进展和未来前景，介绍这些材料的理化性质，并对筛选用于水电解技术的电催化剂时应注意的事项进行了说明。关键词：镍基硫族化物；电催化析；氢反应；研究进展引言以氢燃料为基础的经济将替代传统的碳经济，以避免因过度使用碳氢化合物和煤炭而对全球环境造成恶劣影响[1]。近年来，光解水制氢[2]、金属氢化物酸解制氢[3]、水电解制氢[1]等新型制氢技术正在深入研究中。其中，水电解制氢技术是生产纯度99.999%氢气最为快速、简便的方法[4]。当通以一定的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气，阳极析出氧气，其反应式如下：阴极上：4e-+2H2O→H2↑＋2OH-（在碱性环境下）（1）4e-+4H+→2H2（在酸性环境下）（2）阳极上：4OH-－4e-→2H2O＋O2↑（在碱性环境下）（3）2H2O-4e-→4H++O2↑（在酸性环境下）（4）总反应式：2H2O→2H2↑＋O2↑从方程（1）-（4）可以看出，阳极析氧反应（OER）在碱性介质中容易发生，而阴极析氢反应（HER）在酸性介质中容易发生。这是因为氢氧根阴离子的氧化电位低于水，而质子的还原电位高于水。虽然电解水是一种有前景的制氢方法，但由于电解过程存在过电位较高，需要的电压也较高。使用贵金属催化剂可以降低电解反应的活化能，但其稳定性较差且价格昂贵。近年来，非贵金属硫族化物作为后起之秀，逐渐被越来越多的学者关注。1镍基硫族化物概述1.1硫化镍[5]镍的硫化物是析氢电极材料镍基硫族化物的最为常见的一种形式。通常镍的硫化物是化学计量的[5]，例如NiS。有时也会形成非化学计量的多晶型物[6]，包括Ni9S8和Ni3S2，以及另一种含有二硫化物双阴离子并形成黄铁矿型晶体的硫化镍(NiS2)。硫化镍不溶于水，这使其成为中性和碱性水电解的较为...
