南开袁忠勇Small：调节Ni周围电子态的界面金属氧化物实现高效碱性HER

在所有研究材料中，镍（Ni）基催化剂是唯一在碱性电解质中进行氢氧化和析氢反应（HOR和HER）的非贵金属基替代品，但由于其不利的氢吸附行为，其活性有待进一步提高。

基于此，南开大学袁忠勇教授（通讯作者）等人报道了通过原位形成的金属氧化物界面偶联改变d-带中心，获得了具有优异电催化性能的Ni。合成的MoO₂偶联Ni异质结具有明显的HOR活性，甚至接近商业20% Pt/C，在碱性电解质中具有更好的长期稳定性。Ni-MoO₂异质结构也获得了优异的HER性能。

为揭示MoO₂界面耦合对Ni碱性HOR/HER活性的内在影响，利用DFT进行了模拟。计算得到纯Ni的H吸附自由能（ΔG_H*）为-0.423 eV，显示出更高的H结合能力。

纯MoO₂表现出更强的氢结合能，而Ni-MoO₂与其他异质界面耦合后，其ΔG_H*显著降低至-0.035 eV，接近理想值，HER活性突出。

作者还检测了Ni-MoO₂界面上各种可能的位点，以可视化可能的反应位点。最佳吸附位置表明，靠近Ni-MoO₂界面的Ni原子具有更低的氢吸附能，表明Ni与MoO₂偶联后电子构型的改变显著促进了氢的吸附/解吸过程。

此外，计算得到的*OH（ΔG_OH*）在Ni-MoO₂上的吸附能为-0.253 eV，比MoO2（-0.570 eV）为正，但比纯Ni（0.159 eV）为负，表明MoO₂与Ni偶联可明显提高Ni-MoO₂的表面羟基吸附能力。

优化后的吸附构型表明，*OH中间体有吸附在界面位点上的趋势，具有相对较低的吸附能。总之，这种金属和金属氧化物耦合策略优化了氢结合和羟基结合，并协同导致了在碱性介质下对HOR和HER的优异性能。

Interface Metal Oxides Regulating Electronic State around Nickel Species for Efficient Alkaline Hydrogen Electrocatalysis. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202206196.

https://doi.org/10.1002/smll.202206196.

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