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同濟(jì)溫鳴Chem. Eng. J.: 用于堿性介質(zhì)中高效析氫的Ni/NiFe層狀雙氧化物二維異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)電催化劑

氫是一種環(huán)保且清潔的燃料資源，已被公認(rèn)為傳統(tǒng)能源的最佳替代品之一。在各種制氫策略中，堿性介質(zhì)中電化學(xué)分解水的析氫反應(yīng)(HER)由于其固有的優(yōu)勢(包括反應(yīng)物易接近、輸出穩(wěn)定和大規(guī)模生產(chǎn)的可行性)，是一種有效制氫的方法。

故高性能、經(jīng)濟(jì)高效且穩(wěn)定的電催化劑對于通過在堿性介質(zhì)中分解水的析氫反應(yīng)(HER)至關(guān)重要?；诖?，同濟(jì)大學(xué)溫鳴等人通過相變和受控原位還原過程，在泡沫鎳(NF)上成功構(gòu)建了一種獨(dú)特的異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)Ni/NiFe層狀雙氧化物(Ni/NiFe-LDO)。

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由于由于納米Ni和NiFe-LDO之間的協(xié)同作用，且NiFe-LDO納米片的二維(2D)形貌可以穩(wěn)定原位形成的均勻納米Ni位點(diǎn)。

因此在NF上制備的Ni/NiFe-LDO在1.0 M KOH溶液中HER顯示出高催化活性，僅需29 mV的極低過電位就可提供10 mA cm^-2的電流密度，實(shí)現(xiàn)82 mV dec^-1的Tafel斜率，并在至少24小時內(nèi)保持極好的電解穩(wěn)定性。

具體表征表明，納米Ni和NiFe-LDO納米片之間的協(xié)同效應(yīng)有助于顯著的HER活性。在NiFe-LDO中，F(xiàn)e₂O₃促進(jìn)了H₂O在Ni-Fe₂O₃界面區(qū)域的吸附，有利于水的活化；

NiO為羥基吸附(^*OH)提供了活性位點(diǎn)，同時納米Ni位點(diǎn)對吸附氫中間體(H^*)有活性，以上所有都加速了Volmer-step反應(yīng)中的水離解。該研究為堿性介質(zhì)中的高效電化學(xué)水分解提供了一種新策略。

Two-dimensional Hetero-nanostructured Electrocatalyst of Ni/NiFe-layered Double Oxide for Highly Efficient Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Medium. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.131827

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