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電化學(xué)水分解制氫氣是生產(chǎn)清潔能源以替代傳統(tǒng)化石燃料的有效方法。然而，在該燃料生產(chǎn)過程中，陽極的析氧反應(yīng)(OER)由于復(fù)雜的多步質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移而具有低動力學(xué)，這限制了整體水分解效率。因此，合理設(shè)計過渡金屬基電催化劑的特定納米結(jié)構(gòu)對于有效提升其電催化OER性能至關(guān)重要。

近日，浙江工業(yè)大學(xué)佴建威和陶新永等通過簡便的自模板化策略合成NiSe₂/Fe₃O₄納米管，其表現(xiàn)出獨特的四方形態(tài)、不對稱的中空內(nèi)部和異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)。

佴建威/陶新永Small Methods: 具有異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)的NiSe2/Fe3O4實現(xiàn)高效催化OER

獨特的普魯士藍(lán)(PB)納米管是通過溶劑熱法獲得的，其形態(tài)不同于以往文獻中的那些PB多面體。隨后這些PB納米管與醋酸鎳溶液反應(yīng)，成為Ni摻雜的PB納米管，然后在Se蒸氣中進行熱處理硒化。最終，在納米管內(nèi)獲得了NiSe₂/Fe₃O₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在堿性電解質(zhì)中對OER表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能。

綜合研究表明，NiSe₂/Fe₃O₄納米管在異質(zhì)界面上具有較高的催化位點本征活性，通過優(yōu)化組成具有良好的導(dǎo)電性，以及獨特的中空結(jié)構(gòu)賦予的大量暴露的活性位點。

電化學(xué)測試結(jié)果表明，NiSe₂/Fe₃O₄納米管催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的OER性能，在10 mA cm^-2電流密度下的OER過電位為199 mV，并且該催化劑的質(zhì)量活性達(dá)984.5 A g^-1以及連續(xù)運行超100小時的出色穩(wěn)定性。這項工作通過優(yōu)化組分的組成和空間結(jié)構(gòu)，為設(shè)計和制造高效非貴金屬OER電催化劑提供了思路。

Synthesis of NiSe₂/Fe₃O₄ Nanotubes with Heteroepitaxy Configuration as a High-Efficient Oxygen Evolution Electrocatalyst. Small Methods, 2022. DOI: 10.1002/smtd.20220037

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