JACS：在3D纳米结构Ni阵列上掺入亲氧过渡金属以调节结合能助力碱性HER

Nanoyu

2020-12-18

开发用于碱性水电解析氢反应（HER）的高效廉价的电催化剂，对可再生氢能源技术至关重要。然而，碱性溶液中的HER的缓慢反应动力学严重阻碍了高效制氢的进展。

近日，韩国浦项科技大学Jong Kyu Kim，Jeong Woo Han报道了通过引入一系列亲氧过渡金属原子，研究了其活性与Ni基薄膜催化剂结合能的变化趋势。

文章要点

1）结果表明，亲氧原子的掺杂使氢离子和羟基离子在Ni表面的结合能力发生了变化，首次建立了OH-结合能与碱性HER活度之间的火山关系。特别是含Cr的Ni催化剂在碱性介质中表现出优异的OH-结合能和H-结合能，促进了水的解离，提高了催化剂的活性。

2）通过引入三维（3D）Ni纳米螺旋（NHs）阵列，催化性能实现了进一步提高，这些阵列提供了丰富的表面活性位点和有效的电荷转移和传质通道。Ni NHs中的Cr掺杂剂加速了水的解离吸附过程，从而在碱性介质中显著增强了催化活性。

研究工作为基于储量丰富金属元素的高效碱性HER双金属电催化剂提供了合理的设计策略和实验方法。

参考文献

Jaerim Kim, et al, Tailoring Binding Abilities by Incorporating Oxophilic Transition Metals on 3D Nanostructured Ni Arrays for Accelerated Alkaline Hydrogen Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c10661

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10661