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鎳（Ni）基催化劑的活性位點(diǎn)密度、本征活性和耐久性對(duì)其在工業(yè)堿性水電解中的應(yīng)用至關(guān)重要?；诖?，天津師范大學(xué)杜淼教授和李程鵬研究員（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種促進(jìn)劑，即方鐵錳礦型鑭（Ln）系金屬倍半氧化物（Ln₂O₃），可以通過(guò)選擇性高溫還原將其植入金屬Ni中，從而實(shí)現(xiàn)Ni/Ln₂O₃雜化電催化劑的高效析氫反應(yīng)（HER）。

在文中，作者通過(guò)選擇性高溫還原方法制備了一系列石墨板（GP）負(fù)載的Ni/Ln₂O₃雜化物。值得注意的是，Ni/Ln₂O₃電極相對(duì)于Ni電極具有更高的HER活性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，并揭示了Ln₂O₃作為優(yōu)異的電催化促進(jìn)劑的增強(qiáng)效果。此外，經(jīng)過(guò)篩選的Ni/Yb₂O₃雜化物具有低H₂O解離能壘和優(yōu)化的H-/OH-結(jié)合能，其具有低過(guò)電位（電流密度為10 mA cm^-2時(shí)為20.0 mV）、低Tafel斜率（44.6 mV dec^-1）和優(yōu)異的長(zhǎng)期耐久性（電流密度為500 mA cm^-2時(shí)可穩(wěn)定運(yùn)行360 h），顯著優(yōu)于金屬Ni和基準(zhǔn)Pt/C催化劑，表明Yb₂O₃是一種優(yōu)選的材料。

此外，在堿性條件下HER的促進(jìn)劑比CeO₂高。具有高熱力學(xué)穩(wěn)定性的強(qiáng)耦合Yb₂O₃不僅可以防止Ni在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中的團(tuán)聚，而且還可以避免Ni在長(zhǎng)期HER測(cè)試中的化學(xué)腐蝕。該發(fā)現(xiàn)不僅開(kāi)辟了立方方錳鐵礦型Ln₂O₃作為電催化促進(jìn)劑的應(yīng)用，而且使Ni/Yb₂O₃成為商業(yè)電解槽的有前途的陰極材料。

Bixbyite-type Ln₂O₃ as promoters of metallic Ni for alkaline electrocatalytic hydrogen evolution. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-31561-4.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-31561-4.

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杜淼/李程鵬Nat. Commun.：Ni/Yb2O3助力堿性電催化HER

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