深大Nano-Micro Lett.：配位效应促进Ni(OH)2在水/甲醇中共电催化制氢

华算老司机 • 2022年11月24日上午12:21 • 顶刊 • 阅读 4

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深大Nano-Micro Lett.：配位效应促进Ni(OH)2在水/甲醇中共电催化制氢

电催化水裂解是一种可行的制氢技术，但不能用于缓慢的析氧反应动力学（OER）。然而，通常使用的镍（Ni）基电催化剂活性和稳定性较差。

基于此，深圳大学刘建文研究员（通讯作者）等人，具有超低的Ni-Ni配位，在100mA cm^-2下具有高MOR活性（输出电压为1.39 V），Tafel斜率为28 mV dec^-1。

在电流密度超过500 mA cm^-2时，通过附加值的甲酸盐联产促进了氢气的生成，电池电压为2.00 V，持续50 h，在工业碱浓度（6 M KOH）下表现出良好的稳定性。

通过密度泛函理论（DFT）计算分析晶体轨道Hamilton居群（COHPs），以进一步了解性能增强。COHPs描述了Ni(OH)₂、LC-Ni(OH)₂·2.5H₂O和LC-Ni(OH)₂·2.75H₂O中Ni-O键的成键和反键过程。随着H₂O分子数量的增加，费米能级以下的反键轨道的组成会减少，从而降低系统的能量。这表明水分子的加入增强了体系的整个Ni-O键，使催化剂更加稳定。

此外，作者计算了活性Ni位点的COHP，即NiMoO₄和LC-Ni(OH)₂·2.75H₂O的Ni和H₂O分子形成的Ni-O键（Ni-OH₂）。更重要的是，NiMoO₄·0.75H₂O或LC-Ni(OH)₂·2.75H₂O中的Ni-O反键轨道的组成与低于费米能级的Ni(OH)₂的组成相似，表明整体稳定性有所提高，但活性位点的活性仍与Ni(OH)₂相当。LC-Ni(OH)₂·2.75H₂O具有3D网络结构和氢键H₂O，可以通过释放H₂O暴露出更多活性中心，并提高活性中心的密度，因此其总活性高于Ni(OH)₂。

Coordination Effect-Promoted Durable Ni(OH)₂ for Energy-Saving Hydrogen Evolution from Water/Methanol Co-Electrocatalysis. Nano-Micro Lett., 2022, DOI: 10.1007/s40820-022-00940-3.

https://doi.org/10.1007/s40820-022-00940-3.

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