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任志鋒/陳碩NML：穩(wěn)定又高效！層次互連NiMoN用于大電流下催化堿性水/海水制氫

電催化析氫反應(yīng)(HER)是生產(chǎn)綠色H₂的有效方法。NiMo基納米結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的水分解能力，是堿性環(huán)境下最活躍的析氫反應(yīng)(HER)催化劑之一。然而，這些納米結(jié)構(gòu)在大電流密度下產(chǎn)H₂過程中容易受到破壞，這限制了其在工業(yè)制氫中的應(yīng)用。因此，制定一個(gè)合適的策略，以提高NiMo基催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)保持或甚至進(jìn)一步增加這些納米催化劑的活性對(duì)于推動(dòng)電催化HER反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

基于此，美國(guó)休斯頓大學(xué)任志鋒和陳碩等采用水熱法和水浴法在泡沫鎳(NF)表面合成了具有珊瑚狀的Ni/Ni_0.2Mo_0.8N復(fù)合材料(HW-NiMoN)，并將其作為高效的電催化堿性水/海水產(chǎn)氫催化劑。ECSA和BET數(shù)據(jù)表明，分層HW-NiMoN-2h的比表面積分別大于水熱法制備的HT-NiMoN和水浴法制備的WB-NiMoN。

由于HW-NiMoN-2h的效能與其他NiMoN樣品相似，但是活性位點(diǎn)更多，因此HW-NiMoN-2h在1M KOH中達(dá)到1000 mA cm^-2的電流密度只需要107 mV的過電位。此外，其相互連接的特性賦予HW-NiMoN-2h更高的機(jī)械強(qiáng)度，使其能夠經(jīng)受30分鐘的超聲處理，并且其在500 mA cm^-2下也表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

對(duì)HW-NiMoN-2h在堿性淡水、模擬海水和天然海水中的HER性能進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，HW-NiMoN-2h在堿性海水中催化活性的下降主要是由于Na⁺的加入。然而，在1M KOH+海水中，HW-NiMoN-2h保持了其優(yōu)異的HER性能，并在?130 mV的電位下達(dá)到了1000 mA cm^-2的電流密度。

CP試驗(yàn)結(jié)果表明，HW-NiMoN-2h在500和1000 mA cm^-2條件下的降解速率分別為0.09和0.114 mV h^-1，說(shuō)明HW-NiMoN-2h對(duì)催化海水生產(chǎn)H₂具有良好的穩(wěn)定性。綜上，這項(xiàng)研究通過建立層次化的相互關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加了納米催化劑中的活性位點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)其機(jī)械穩(wěn)定性，這為設(shè)計(jì)具有高活性和穩(wěn)定性的納米催化劑提供了指導(dǎo)。

Hierarchical Interconnected NiMoN with Large Specific Surface Area and High Mechanical Strength for Efficient and Stable Alkaline Water/Seawater Hydrogen Evolution. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01129-y

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/03/7907b3e854/

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