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重大張云懷、肖鵬Chem. Eng. J.：摻雜有妙用，調(diào)控結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)促進Ni-Co合金電催化HER

雙金屬鎳鈷(Ni-Co)合金是用于電化學析氫反應(HER)的一類新興材料。然而，它需要在高于熱力學要求的過電位下才能運行。

為了降低Ni-Co合金的HER過電位和提高其活性，重慶大學張云懷、肖鵬等報道了一種高效的一步電化學還原策略，將ⅥB族過渡金屬(Cr、Mo或W)摻入fcc NiCo合金中構(gòu)建M- NiCo分層結(jié)構(gòu)(M= Cr，Mo或W)，并調(diào)整 NiCo合金的電子結(jié)構(gòu)。

通過高電流(-0.6 A cm^-2)和施加在陰極上的強電場來控制突起生長的誘導時間(τ)以產(chǎn)生突起和分級結(jié)構(gòu)。在Ti片上原位生長的W摻雜NiCo納米塔陣列是垂直排列，有利于離子擴散，增加反應物與豐富活性位點之間的接觸以及電荷轉(zhuǎn)移動力學。

XPS光譜中的化學位移表明，將W引入NiCo合金能夠產(chǎn)生電子耦合效應，調(diào)節(jié)電子構(gòu)型，并有效地促進從Ni到W的電荷轉(zhuǎn)移。

在-10 mA cm^-2的電流密度下，堿性介質(zhì)中，分層納米結(jié)構(gòu)的W-NiCo具有109.2 mV的過電位，Tafel斜率為110.3 mV dec^-1；W-NiCo合金在酸性電解液中過電位為78.5 mV和Tafel斜率為56.6 mV dec^-1。

DFT計算表明，W摻雜表現(xiàn)出協(xié)同效應，能夠降低H*的吸附能，加速H₂的解吸，并使速率決定步從Volmer變到Heyrovsky反應，以超越緩慢動力學的極限。該工作通過4f軌道電子和幾何結(jié)構(gòu)工程為Ni基分層合金提供了有效的摻雜調(diào)控，這為實際應用中的合金電催化劑設計提供了一種新方

Geometric and Electronic Modulation of fcc NiCo Alloy by Group-ⅥB Metal Doping to Accelerate Hydrogen Evolution Reaction in Acidic and Alkaline Media. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133110

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/678a6c96d5/

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