CN108823591B - 一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用，该镍铁联硒化合物为多面体纳米晶体，化学式为NixFe1‑xSe2，其中X的取值为0.5。本发明通过电沉积法在泡沫镍基底上制备得到Ni2Fe(OH)7化合物，与传统使用水热方法所需时间相比，反应时间只需数百秒，大大缩短反应时间，制备过程简单易行，可大面积制备，可以一次性制备出覆盖Ni2Fe(OH)7化合物的基底，再通过溶剂热硒化法将泡沫镍硒化得到镍铁联硒化合物，该化合物显示出良好的产氢以及产氧性能。

Description

一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电催化纳米材料领域，更具体地，涉及一种镍铁联硒化合物及其制备方法和应用。
背景技术
在21世纪，氢气被认为是最有前途及最清洁的可再生能源之一。作为一种产生氢气的途径，电化学分解水得到广泛的研究，但是大规模地将水通过电化学的方式分解成氢气和氧气由于其整个过程的低效率而受到极大地阻碍，电化学分解水的效率直接依赖于电催化剂的性质，因此电催化剂在发展高效电化学分解水过程中扮演着十分重要的角色。对于产氢反应，使用最为广泛的催化剂是包括铂以及铂基材料的一类贵重金属，它们往往在很低的过电势时就拥有极高的电流密度。而产氧反应由于四电子转移过程比产氢反应更加复杂，这一过程受到固有的迟滞运动的影响，导致大的过电势出现，并且降低电化学分解水的整体效率，最有效的产氧催化剂主要是包括贵金属(铱和钌)和贵金属化合物，二氧化钌(RuO2)作为一种优良的产氧催化剂，在碱性溶液中具有比较低的起始电势。但是贵金属及其化合物催化剂由于其稀缺性及高成本极大地阻碍了其广泛的商业化应用，因此，发展储量丰富、环境友好以及高催化效率的低成本非贵金属电催化剂仍然是一个极大的挑战。
在过去数十年中，大量的努力被用于发展高效率的产氢以及产氧催化剂，例如将钙钛矿和过渡金属氢氧化物/氧化物用于产氧反应，将金属化合物(MoS2，WS2，Ni3S2等)用于产氢反应，并取得了极大的进步。然而将两个电极反应集中到一个电解槽中用于实际应用是非常困难的，因为这些催化剂的稳定性以及活性在广泛的PH值范围内是难以匹配的。比如，二硫化钼(MoS2)在酸性溶液中可以很好的产氢，但是在碱性电解液中表现不佳；另一方面，某些催化剂如铁，钴，镍(Fe，Co，Ni)基层状双金属氢氧化物在碱性电解液中表现出良好的产氧性能，而在相同的电解液中却几乎没有产氢活性。
所以，发展在相同的电解液中可以同时进行产氢以及产氧的高活性催化剂是十分有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有电催化剂难以同时实现产氢和产氧催化稳定性和催化活性的缺陷和不足，提供一种镍铁联硒化合物，镍铁联硒化合物对同一电解液的产氢和产氧反应都有很好的催化活性和稳定性。
本发明的目的是提供一种镍铁联硒化合物的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种镍铁联硒化合物，所述镍铁联硒化合物为多面体纳米晶体，化学式为NixFe1- xSe2，其中X的取值为0.25~0.75。
本发明的镍铁联硒化合物 为多面体纳米晶体结构，优选正八面体结构，多面体纳米晶体结构通过增加结晶性，暴露出更多具有催化活性的晶面，从而提高催化性能。
优选地，X的取值为0.5。通过改变镍与铁之间的含量比可以提高同一电解液中同时产氢和产氧的催化活性，当它们的比例为1:1时，产氢与产氧性能最优。
本发明的镍铁联硒化合物是一种电催化分解水同时用于产氢和产氧的电催化剂，在产氧过程中，电流为10 mA（起始电压）时的过电势为210 mV，相比Ni2Fe(OH)7@NF(245 mV)和纯泡沫镍基底(435 mV)，起始电压分别降低35 mV和225 mV；在产氢过程中，电流为-10mA（起始电压）时的过电势为-117 mV，相比Ni2Fe(OH)7@NF(-195 mV)和纯泡沫镍基底(-280mV)，起始电压分别降低78 mV和163 mV。
一种镍铁联硒化合物的制备方法，包括如下步骤：
S1. 以可溶性三价铁盐和可溶性二价镍盐为铁源和镍源，利用电沉积法在泡沫镍基底上生长得到Ni2Fe(OH)7化合物，制备得到Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍；
S2. 将S1制备得到的Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍和硒通过溶剂热硒化法制备得到镍铁联硒化合物。
本发明利用泡沫镍基底提供的导电性以及更多的活性位点，通过电沉积法在泡沫镍基底上制备得到Ni2Fe(OH)7化合物；再通过溶剂热硒化法将表面覆盖有Ni2Fe(OH)7化合物的泡沫镍硒化，得到镍铁联硒化合物。该方法制备工艺简单，均匀性好，可大面积制备。
上述电沉积完成后为了得到纯净的表面负载Ni2Fe(OH)7覆盖层的泡沫镍，可进行超声清洗处理。将表面覆盖有Ni2Fe(OH)7的泡沫镍放入超声清洗机中并依次使用去离子水、乙醇、去离子水进行超声清洗，并干燥；其中，超声功率为150～200W，频率为40KHz，超声时间分别是1～5分钟。通过超声清洗洗去表层未沉积的镍铁化合物。优选超声功率为180W，频率为40KHz，超声时间为3min。
其中可溶性三价铁盐包括Fe(NO3)3·9H2O，可溶性二价镍盐包括Ni(NO3)2·6H2O。
优选地，S1中所述可溶性三价铁盐和可溶性二价镍盐的物质的量之比为1:1，均为1～6mmol。当铁盐和镍盐为1:1时，产氢与产氧性能最优。
优选地，S1中所述可溶性三价铁盐和可溶性二价镍盐的物质的量均为3mmol。
优选地， S1中所述电沉积电压设置为-3～-0.5V，沉积时间100～1000s。
上述电化学沉积可以通过电化学工作站沉积，电化学工作站中的放置位置为：干燥后的泡沫镍作为工作电极，Ag/AgCl(3M KCl)电极作为参比电极，铂板电极作为对电极。沉积时间过短或者沉积电压过小，会导致催化活性点不足，沉积时间过长或者沉积电压过大，会导致沉积的化合物太厚，阻碍化合物与基底之间的电荷转移。
优选地，S1中所述电沉积电压设置为-3～-1V。
优选地，S1中所述电沉积沉积时间300～1000s。
更优选地，电压设置为-1V，沉积时间300s。
优选地，S2中所述溶剂热硒化法的制备步骤为：将Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍浸没在硒粉溶液体系中，在120～200℃下反应3～12h，得到镍铁联硒化合物，所述硒粉溶液体系由硒粉、NaOH、N，N-二甲基甲酰胺、水合肼混合而成，其中每份硒粉溶液体系中含有 0.1～0.5g硒粉、0.1～0.4g NaOH、15～35ml N，N-二甲基甲酰胺和0.2～1ml水合肼。
其中NaOH的作用为：平衡溶液pH值。
N，N-二甲基甲酰胺的作用为：溶解硒源。
水合肼的作用为：提高溶剂的还原性。
优选地，每份硒粉溶液体系中含有0.5g硒粉。
优选地，每份硒粉溶液体系中含有0.5g硒粉，0.3g NaOH，25ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)， 0.3mL水合肼。反应时限定溶液量不要超过反应釜的一半。
优选地，S2中所述反应温度为180℃，反应时间为6h。
将得到的多面体纳米晶体镍铁联硒化合物应用于电解水产氢以及产氧反应，优选测试溶液为1mol/L氢氧化钾溶液，扫描范围-1.5～-0.9v（产氢）以及0～0.8v（产氧），扫描速率为2mv/s。
优选地，S1所述泡沫镍基底经过超声浸泡清洗除去表面氧化镍。镍基作为活泼金属容易氧化脱落，镍基表层覆盖的氧化镍层如果不清除，在电沉积反应中一方面影响沉积效果，另一方面由于氧化层容易脱落，导致电沉积层脱落，影响溶剂热硒化反应，也对最终的镍铁联硒化合物的制备产生不利影响。
清洗去除氧化镍层的方法可以为：将泡沫镍作为基底置于盐酸中超声浸泡5～30min除去表面的氧化镍层，然后用乙醇和去离子水超声清洗，将清洗后的泡沫镍干燥、备用。优选地浸泡时间15min，盐酸浓度3mol/L，清洗为选用乙醇、去离子水的顺序各超声5min，超声功率180w，频率为40KHz。干燥优选将超声后的泡沫镍在高压氮气流氛围下干燥，防止氧化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过电沉积法在泡沫镍基底上制备得到Ni2Fe(OH)7化合物，再通过溶剂热硒化法将泡沫镍硒化得到镍铁联硒化合物，
通过电沉积法直接在泡沫镍基底上制备Ni2Fe(OH)7化合物，与传统使用水热方法所需时间以小时为单位相比，反应时间只需数百秒，大大缩短反应时间；
制备过程简单易行，可大面积制备，可以一次性制备出8 cm2大小的覆盖Ni2Fe(OH)7化合物的基底；
通过溶剂热硒化法制备得到的镍铁联硒化合物显示出良好的产氢以及产氧性能，在产氧过程中，电流为10 mA（起始电压）时的过电势为210 mV，起始电压分别降低35 mV和225 mV，在产氢过程中，电流为-10 mA（起始电压）时的过电势为-117 mV，起始电压分别降低78 mV和163 mV。
附图说明
图1为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的制备反应流程图。
图2为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的制备示意图。
图3为泡沫镍清洗后的SEM图，图中标尺为200 nm。
图4为电沉积后的Ni2Fe(OH)7的SEM图，图中标尺为200 nm。
图5为镍铁联硒化合物的SEM图，图中标尺为200 nm。
图6为电沉积后的Ni2Fe(OH)7的TEM图，图中标尺为100 nm。
图7为电沉积后的Ni2Fe(OH)7的高倍TEM图，图中标尺为5 nm。
图8为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的TEM图，图中标尺为100 nm。
图9为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的高倍TEM图，图中标尺为5 nm。
图10为镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在碱性溶液中进行产氧反应的线性扫描曲线图。
图11为镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在产氧反应中电流密度为10mAcm-2时分别对应的过电势柱状图。
图12为镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在碱性溶液中进行产氢反应的线性扫描曲线图。
图13为镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在产氢反应中电流密度为-10mA cm-2时分别对应的过电势柱状图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1 ~12
一种镍铁联硒化合物，所述镍铁联硒化合物的化学式为NixFe1-xSe2。镍铁联硒化合物的制备方法为：
S1. 以Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O作为铁源和镍源，Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O的摩尔量之比为1:1，利用电沉积法在泡沫镍基底上生长得到Ni2Fe(OH)7化合物，制备得到Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍，电沉积法通过电化学工作站（上海辰华仪器有限公司，CHI 660E）设备反应，电化学工作站中的放置位置为干燥后的泡沫镍作为工作电极，Ag/AgCl(3M KCl)电极作为参比电极，铂板电极作为对电极；
S2. 将S1制备得到的Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍、硒粉、NaOH、N，N-二甲基甲酰胺、水合肼混合，反应得到镍铁联硒化合物NixFe1-xSe2。
泡沫镍基底在沉积反应前，清洗去除氧化镍层，具体操作为：将泡沫镍作为基底置于3mol/L盐酸中超声浸泡15min除去表面的氧化镍层，然后用乙醇和去离子水超声清洗，将清洗后的泡沫镍干燥、备用，清洗为选用乙醇、去离子水的顺序各超声5min，超声功率180w，频率为40KHz，超声后的泡沫镍在高压氮气流氛围下干燥，防止氧化，备用。
图1为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的制备方法及应用于电催化分解水的反应流程图。
图2为镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)的制备示意图。
具体参数详见表1，其中S1中电沉积电压为A V，电沉积时间为B s，S2中硒化反应温度C℃，硒化反应时间D h，其在N,N-二甲基甲酰胺用量25Ml, 水合肼用量为0.3mL。
表1
序号 铁源/ mmol 镍源/ mmol A B 硒粉 NaOH C D
实施例1 3 3 -1 300 0.5 0.3 180 6
实施例2 1 1 -1 300 0.5 0.3 180 6
实施例3 6 6 -1 300 0.5 0.3 180 6
实施例4 3 3 -3 300 0.5 0.3 180 6
实施例5 3 3 -0.5 300 0.5 0.3 180 6
实施例6 3 3 -1 100 0.5 0.3 180 6
实施例7 3 3 -1 1000 0.5 0.3 180 6
实施例8 3 3 -1 300 0.1 0.3 180 6
实施例9 3 3 -1 300 0.5 0.1 180 6
实施例10 3 3 -1 300 0.5 0.3 120 6
实施例11 3 3 -1 300 0.5 0.3 180 3
实施例12 3 3 -1 300 0.5 0.3 180 12
实施例13 3 3 -1 300 0.5 0.5 180 6
实施例14 3 3 -1 300 0.5 0.3 200 6
结果检测
（1）通过SEM和TEM对制备的镍铁联硒化合物进行形貌检测
SEM如图3-图5：图3是本发明应用实例通过稀盐酸清洗并干燥后的商品化泡沫镍基底的SEM图，图中标尺为200nm，通过稀盐酸清洗过后的泡沫镍基底表面比较光滑，表明氧化镍层已经被完全除去。
图4是本发明应用实例通过电化学沉积法在泡沫镍基底上制备得到Ni2Fe(OH)7的SEM图，图中标尺为200nm，相对于图3经过电化学沉积过程后，在光滑的镍基底表面得到纳米球状的Ni2Fe(OH)7化合物，这些化合物均匀的分布在基底表面，增加反应活性位点。
图5是本发明应用实例将表面覆盖有Ni2Fe(OH)7的泡沫镍作为基底，并将它硒化后得到的镍铁联硒化合物纳米结构，图中标尺为200nm，经过溶剂热硒化过程，纳米球状的Ni2Fe(OH)7化合物转变成NixFe1-xSe2多面体纳米晶体，结晶性增加，暴露出更多具有催化活性的（210）晶面，提高催化性能；
TEM如图6-图9：图6是本发明应用实例Ni2Fe(OH)7的TEM图，图中标尺为100nm，从图6中可以看出这是一些纳米球状物的团簇，尺寸大约在100~200nm左右；
图7是本发明应用实例Ni2Fe(OH)7的高倍TEM图，图中标尺为5nm，经过放大得到的高分辨图图7可知，无明显晶格出现，初步判断为无定形态物质；
图8是本发明应用实例镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)纳米结构的TEM图，从图8中可以看出这是一些四边形的投影，尺寸大约在300nm左右，
图中标尺为100nm；图9是本发明应用实例镍铁联硒化合物(NixFe1-xSe2)纳米结构的高倍TEM图，图中标尺为5nm，经过放大边缘得到的高分辨图图9可知，有明显晶格条纹出现，与硒化前相比较，结晶性增加，暴露出更多与催化活性相关的晶面，提高催化性能。
（2）产氢和产氧性能检测
在上述步骤将得到的镍铁联硒化合物应用于电解水产氢以及产氧中：将制备的镍铁联硒化合物纳米结构用于电催化产氢以及产氧的工作电极，通过施加电压，观测其起始电压以及产生电流的情况，测试溶液为1mol/L氢氧化钾溶液，扫描范围-1.5～-0.9v（产氢）以及0～0.8v（产氧），扫描速率为2mv/s。
电化学性能测试图10-图13：图10为本发明实施例提供的镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在碱性溶液中进行产氧反应的线性扫描曲线图；
图11为本发明实施例提供的镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在产氧反应中电流密度为10mA cm-2时分别对应的过电势柱状图；
图12为本发明实施例提供的镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在碱性溶液中进行产氢反应的线性扫描曲线图；
图13为本发明实施例提供的镍泡沫(NF)、Ni2Fe(OH)7@NF、NixFe1-xSe2@NF在产氢反应中电流密度为-10mA cm-2时分别对应的过电势柱状图。
根据以上四图，在产氧过程中，电流为10 mA（起始电压）时的过电势为210 mV，与Ni2Fe(OH)7@NF(245 mV)和纯泡沫镍基底(435 mV)相比较而言, 起始电压分别降低35 mV和225 mV；在产氢过程中，电流为-10 mA（起始电压）时的过电势为-117 mV，与Ni2Fe(OH)7@NF(-195 mV)和纯泡沫镍基底(-280 mV)相比较而言，起始电压分别降低78 mV和163 mV。
整个分解水过程中，理论施加电压值为1.23V，水分解包含两个半反应：产氧过程和产氢过程。在产氧过程中（图10），图中线性扫描曲线应与电压值1.23V相比较，当处于某一特定电流密度（10 mAcm-2）时，相对应的电压值与1.23V的差值即为过电势，也就是起始电压，该差值越小，表明电压值与1.23V越接近，可说明产氧催化活性越好；在产氢过程中，图中线性扫描曲线应与电压值0V相比较，当处于某一特定电流密度（-10 mAcm-2）时，相对应的电压值与0V的差值即为过电势，也就是起始电压，该差值越小，表明电压值与0V越接近，可说明产氢催化活性越好。
其他实施例制备得到的镍铁联硒化合物的起始电压变化如表2所示，其中正值代表降低值，负值代表升高值；
其中W1为产氧过程中，电流为10 mA（起始电压）时的过电势与Ni2Fe(OH)7@NF (245mV)相比，起始电压的降低值(mV)；
W2为产氧过程中，电流为10 mA（起始电压）时的过电势与纯泡沫镍基底(435 mV)相比， 起始电压的降低值(mV)；
W3为在产氢过程中，电流为-10 mA（起始电压）时的过电势与Ni2Fe(OH)7@NF(-195mV)相比，起始电压的降低值(mV)；
W4为在产氢过程中，电流为-10 mA（起始电压）时的过电势与纯泡沫镍基底(-280mV)相比，起始电压降低值(mV)；
表2
序号 W1 W2 W3 W4
实施例1 35 225 78 163
实施例2 20 170 15 100
实施例3 5 195 30 115
实施例4 10 200 35 120
实施例5 -30 160 32 117
实施例6 -40 150 -10 75
实施例7 5 195 25 110
实施例8 -35 155 20 105
实施例9 10 200 35 120
实施例10 8 198 20 105
实施例11 15 205 50 135
实施例12 18 208 56 141
实施例13 8 198 15 100
实施例14 13 203 27 112
根据表2中数据可以看出实施例6的数据可以看出当沉积时间过短时，由于沉积的化合物量少，活性位点不足，硒化后的性能不如实施例1好，说明铁源与镍源的用量、沉积电压以及沉积时间相比较，沉积时间对催化剂性能的影响较大。从实施例8的数据可以看出，减少硒源的量会造成硒化不足，极大地增大起始电压，降低催化活性，因此实施例8的各项催化性能都不如实施例1。改变反应时间，随着反应时间的延长，得到的多面体纳米晶体尺寸增加，暴露出的晶面增加，但是分布均匀性变差，其催化活性却未显示出相应的变化趋势。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，所述镍铁联硒化合物为正八面体米晶体，化学式为NixFe1-xSe2，其中X的取值为0.5；
其制备方法包括如下步骤：
S1.以Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O作为铁源和镍源，利用电沉积法在泡沫镍基底上生长得到Ni2Fe(OH)7化合物，制备得到Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍；
S2.将S1制备得到的Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍、硒混合，通过溶剂热硒化法制备得到镍铁联硒化合物，
S1中所述Fe(NO3)3·9H2O 和 Ni(NO3)2·6H2O 的摩尔量之比为1:1，摩尔量为1～6mmol，
S1中所述电沉积为电化学工作站沉积，电压设置为-3～-1V，沉积时间300～1000s，
S2中所述溶剂热硒化法的制备步骤为：将Ni2Fe(OH)7覆盖的泡沫镍、0.5g硒粉、0.1～0.4gNaOH、15～35mL N，N-二甲基甲酰胺、0.2～1mL水合肼混合，在120～200℃下反应3～12h，得到镍铁联硒化合物。
2.如权利要求1所述镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，S1中所述Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O的摩尔量为3mmol。
3.如权利要求1所述镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，电化学工作站的电压设置为-1V，沉积时间300s。
4.如权利要求1所述镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，硒粉用量为0.5g，氢氧化钠用量为0.3g，N,N-二甲基甲酰胺用量为25mL，水合肼用量为0.3mL。
5.如权利要求1所述镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，S2中所述反应温度为180℃，反应时间为6h。
6.如权利要求1所述镍铁联硒化合物在电解水产氢以及产氧中的应用，其特征在于，S1所述泡沫镍基底经过超声浸泡清洗除去表面氧化镍。
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CN105597792B (zh) * 2016-03-03 2017-12-08 武汉理工大学 介孔纳米片结构硒化镍铁材料及其制备方法和应用
CN107385489B (zh) * 2016-05-15 2019-05-17 北京化工大学 一种用于碳酸盐电解的三维纳米花状Ni-Fe复合氢氧化物析氧阳极
CN107335450B (zh) * 2017-05-26 2020-02-07 昆明理工大学 一种低共熔型离子液体中电沉积制备高催化析氧性能纳米多孔镍铁硫合金的方法
CN107740135A (zh) * 2017-09-30 2018-02-27 哈尔滨工业大学 一种中空介孔结构NiCoS多面体的制备方法及其应用
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