AEM：腐蚀电池阴极上生长的NiFe层状双氢氧化物

Nanoyu

2021-11-24

电化学水分解是一种很有前途的可持续制氢方法，但其效率受到阳极反应即析氧反应（OER）的严重限制。采用腐蚀工程方法制备的泡沫铁自支撑的NiFe层状双氢氧化物（NiFe-LDH@IF）是最佳OER电催化剂之一。然而，人们对NiFe-LDH@IF的生长机理和腐蚀条件对电催化活性的影响仍缺乏深入了解，进而阻碍了NiFe-LDH@IF的进一步发展。

近日，清华大学邵洋报道了首次阐明了NiFe-LDH@IF的生长机制和生长过程。

文章要点

1）研究发现，在NiFe-LDH@IF的生长过程中，通过Ni-Fe置换反应在IF上生成NiFe-合金界面膜。由于溶解氧的阴极还原，NiFe合金界面膜阴极表面富含羟基，有利于NiFe-LDH在NiFe合金界面膜上的非均匀析出。

2）研究人员以NiFe-LDH@IF的生长机理和过程为指导，分析了腐蚀条件对NiFe-LDH@IF的生长和电催化活性的影响。为了促进NiFe-LDH@IF的生长并提高其电催化活性，IF应在中低温富含溶解氧的静态NiSO₄溶液中腐蚀。同时，具有适中的t和c。

3）优化后的NiFe-LDH@IF-200-72表现出最佳的综合电催化性能，具有较低的塔菲尔斜率（25.4 mV dec^-1）和过电位（η₁₀₀=209 mV），以及高稳定性（100 mA cm^-2下持续192 h）。NiFe-LDH@IF-200-72的出色电催化性能主要是由于其层次化结构和NiFe-LDH纳米片的Fe²⁺掺杂梯度所致。

研究工作为NiFe-LDH@IF作为低成本的高性能OER电催化剂的实际应用奠定了坚实的基础。此外，NiFe-LDH@IF的生长机理可推广到腐蚀工程制备的不同基底上的各种自负载型LDH，是一种操作简单、成本低以及良好可扩展性的合成方法。

参考文献

Wei Zhao, et al, NiFe Layered Double Hydroxides Grown on a Corrosion-Cell Cathode for Oxygen Evolution Electrocatalysis, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202102372

https://doi.org/10.1002/aenm.202102372