2026-04-11 20:30:13
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據MaterialsViews報道:隨sui著zhe化hua石shi能neng源yuan日ri漸jian枯ku竭jie,氫qing氣qi已yi經jing成cheng為wei了le最zui有you前qian景jing的de有you望wang替ti代dai化hua石shi燃ran料liao的de可ke再zai生sheng能neng源yuan。電dian催cui化hua水shui分fen解jie作zuo為wei最zui經jing濟ji的de製zhi氫qing方fang式shi之zhi一yi越yue來lai越yue受shou到dao人ren們men的de重zhong視shi,該gai催cui化hua過guo程cheng同tong時shi涉she及ji析xi氫qing反fan應ying與yu析xi氧yang反fan應ying,為wei了le加jia快kuai反fan應ying速su率lv,亟ji需xu發fa展zhan高gao活huo性xing、低di過guo電dian勢shi的de電dian催cui化hua劑ji。貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji在zai水shui分fen解jie反fan應ying中zhong的de效xiao果guo很hen好hao,但dan由you於yu其qi價jia格ge昂ang貴gui,不bu能neng被bei廣guang泛fan使shi用yong,因yin而er尋xun找zhao高gao性xing能neng的de非fei貴gui金jin屬shu材cai料liao來lai替ti代dai傳chuan統tong的de貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji至zhi關guan重zhong要yao。目mu前qian,設she計ji協xie同tong複fu合he材cai料liao實shi現xian催cui化hua性xing能neng的de提ti升sheng一yi般ban都dou是shi通tong過guo添tian加jia碳tan材cai料liao例li如ru石shi墨mo烯xi、碳tan納na米mi管guan等deng促cu進jin電dian荷he轉zhuan移yi來lai提ti升sheng析xi氫qing反fan應ying速su率lv,關guan於yu氫qing析xi出chu反fan應ying機ji理li方fang麵mian的de研yan究jiu甚shen少shao,其qi中zhong通tong過guo加jia速su氫qing析xi出chu的de兩liang個ge動dong力li學xue過guo程cheng來lai提ti升sheng催cui化hua性xing能neng的de研yan究jiu鮮xian有you報bao道dao。在zai電dian催cui化hua水shui分fen解jie中zhong,堿jian性xing條tiao件jian相xiang較jiao於yu酸suan性xing條tiao件jian更geng加jia經jing濟ji實shi用yong,因yin此ci設she計ji一yi種zhong高gao效xiao、廉價的堿性條件下水分解催化劑仍是一個巨大的挑戰。

近期,武漢大學化學與分子科學學院付磊教授課題組設計了一種納米Ni5P4團簇鑲嵌的NiCo2O4納米片複合催化劑(“珍珠薯片”結構),在堿性條件下水電解過程中表現出了較好的催化性能。他們先通過水熱反應和空氣煆燒得到了NiO鑲嵌的NiCo2O4納米片,再通過一個低溫磷化過程將NiO轉化成Ni5P4,從而得到了該催化劑。基於堿性環境下的氫析出反應機理,他們證明了NiCo2O4與Ni5P4分別在電化學析氫反應過程中的水分子分裂過程(Volmer step)以及氫脫附過程(Tafel step)中起到了促進作用,從而協同實現了堿性環境下的高效產氫。最終,該催化劑在1.0 M KOH溶液中的起始電位低至−15 mV,10 mA cm−2時對應的過電勢僅為27 mV,且Tafel斜率僅為27mV dec−1,優於已報道的其他氫析出催化劑。此外其穩定性極好,經過4000次循環伏安掃描或45小時的恒電流反應後性能仍保持良好。此外,該催化劑對析氧反應也有很好的催化性能並可用於電催化全解水
該gai工gong作zuo為wei堿jian性xing條tiao件jian下xia的de電dian催cui化hua水shui分fen解jie反fan應ying的de效xiao率lv提ti升sheng提ti出chu了le一yi種zhong切qie實shi可ke行xing的de解jie決jue方fang案an,且qie新xin穎ying的de納na米mi團tuan簇cu鑲xiang嵌qian的de複fu合he結jie構gou催cui化hua劑ji的de設she計ji為wei其qi他ta類lei似si結jie構gou催cui化hua劑ji的de探tan索suo提ti供gong了le新xin的de思si路lu。該gai工gong作zuo以yi封feng麵mian形xing式shi發fa表biao在zaiAdvanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.201801690)上。