原位表征技術揭示析氫電催化劑活性中心

據能源材料化學協同創新中心網站消息：近日，iChEM研究人員
、廈門大學鄭南峰、傅鋼教授課題組與台灣大學陳浩銘教授課題組合作研究揭示了鎳-硫醇配位聚合物析氫電催化材料的活性中心

，獲得了高性能的鎳基堿性析氫電催化材料，相關結果以"In Situ Electrochemical Production of Ultrathin Nickel Nanosheets for Hydrogen Evolution Electrocatalysis"為題
，發表在Cell Press旗下的Chem雜誌（Chem 2017, 3, 122-133）。

設計合成高效、價廉的析氫（HER）和析氧（OER）電催化劑是降低電解製氫能耗的關鍵。近年研究發現，一些過渡金屬硫化物可擁有與Pt基催化劑相媲美的優異HER性能。但在電化學工作環境下
，過渡金屬硫化物的表麵組成和結構會發生顯著改變，其催化活性位點的指認一直存在很大爭議。

在該項研究工作中

，以導電碳布上生長的氫氧化鎳納米片為模板，通過與對苯二硫酚配體反應，研究者成功合成出具有平麵Ni(SR)4配位結構的鎳-硫醇配位聚合物納米片
，發現該材料在堿性析氫測試中催化活性隨測試時間逐漸增加
、存在明顯誘導期的現象。在保持20 mA/cm2的電流密度條件下，析氫所需過電位逐漸降低，約10小時後該催化劑被完全活化
，僅需80 mV即可達到10 mA/cm2的電流密度，高於文獻中已報道的過渡金屬硫化物的活性。

重要的是，該項研究發現經電化學活化後的鎳-硫醇聚合物催化劑的結構和組成都發生了明顯變化，在TEM和AFM顯示納米片厚度顯著減小的同時
，元素分析發現硫含量也大幅降低。電化學原位Xshexianxishouguangpuyanjiubiaoming
，huohuahoudeyangpinzhongdabufendeniebeihaiyuanweilingjia
，danbiaomianrengcunzaishaoliangliulizi，zhexiebiaomianliuliziketongguojingdianzuoyongjiangshuihelizixiyindaojinshubiaomian

，jinercujinjianxingtiaojianxiashuidejieli，youxiaodijiangdileHER的過電位。該項工作利用電化學原位X射線吸收技術揭示了鎳-硫醇配位聚合物在工作條件下的活性中心
，並可為研究非貴金屬基電催化劑的原位表麵結構提供借鑒。

該工作的共同第一作者為iChEM博士生胡程奕和廈門大學化學化工學院碩士生馬秋雨。工作得到了國家自然科學基金委、科技部、教育部等部門的大力資助與支持。

論文鏈接： http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(17)30224-3。