同济温鸣Chem. Eng. J.: 用于碱性介质中高效析氢的Ni/NiFe层状双氧化物二维异质纳米结构电催化剂

同济温鸣Chem. Eng. J.: 用于碱性介质中高效析氢的Ni/NiFe层状双氧化物二维异质纳米结构电催化剂
氢是一种环保且清洁的燃料资源,已被公认为传统能源的最佳替代品之一。在各种制氢策略中,碱性介质中电化学分解水的析氢反应(HER)由于其固有的优势(包括反应物易接近、输出稳定和大规模生产的可行性),是一种有效制氢的方法。
故高性能、经济高效且稳定的电催化剂对于通过在碱性介质中分解水的析氢反应(HER)至关重要。基于此,同济大学温鸣等人通过相变和受控原位还原过程,在泡沫镍(NF)上成功构建了一种独特的异质纳米结构Ni/NiFe层状双氧化物(Ni/NiFe-LDO)。
同济温鸣Chem. Eng. J.: 用于碱性介质中高效析氢的Ni/NiFe层状双氧化物二维异质纳米结构电催化剂    同济温鸣Chem. Eng. J.: 用于碱性介质中高效析氢的Ni/NiFe层状双氧化物二维异质纳米结构电催化剂
由于由于纳米Ni和NiFe-LDO之间的协同作用,且NiFe-LDO纳米片的二维(2D)形貌可以稳定原位形成的均匀纳米Ni位点。
因此在NF上制备的Ni/NiFe-LDO在1.0 M KOH溶液中HER显示出高催化活性,仅需29 mV的极低过电位就可提供10 mA cm-2的电流密度,实现82 mV dec-1的Tafel斜率,并在至少24小时内保持极好的电解稳定性。
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具体表征表明,纳米Ni和NiFe-LDO纳米片之间的协同效应有助于显着的HER活性。在NiFe-LDO中,Fe2O3促进了H2O在Ni-Fe2O3界面区域的吸附,有利于水的活化;
NiO为羟基吸附(*OH)提供了活性位点,同时纳米Ni位点对吸附氢中间体(H*)有活性,以上所有都加速了Volmer-step反应中的水离解。该研究为碱性介质中的高效电化学水分解提供了一种新策略。
Two-dimensional Hetero-nanostructured Electrocatalyst of Ni/NiFe-layered Double Oxide for Highly Efficient Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Medium. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.131827

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