電解水有了低成本高活性雙功能催化劑

記者從中國科學院合肥物質科學研究院了解到，該院固體物理研究所李越研究員課題組在分級異質結構Ni3Se4@NiFe水滑石納米片的制備及其全解水研究方面取得新進展，相關研究結果日前發表在《納米視界》上。該研究工作為開發低成本、高活性的雙功能電解水催化劑提供了一種有效的設計思路。

電解水規模化應用的關鍵是如何降低陽極析氧反應（OER）和陰極析氫反應（HER）的過電位，實現在低電位下的大電流產氫，進而降低電能消耗與制氫成本。研究表明Ru、Ir、Pt等貴金屬及其氧化物具有最優異的析氫催化性能，但其價格昂貴、資源匱乏限制了這些材料的廣泛應用。因此，發展廉價高效非貴金屬電解水催化劑具有十分重要的科學意義和實用價值。

現有催化劑通常只對一種反應（OER或HER）具有較高的催化活性，因此電解水反應需要兩種不同類型催化劑。這使得電解水設備更加復雜，運行成本增加。如果將不同功能的催化劑組裝成一種分級結構的異質結納米材料，構筑一種雙功能全解水催化劑，可以有效解決上述問題。

基于此，固體物理研究所的研究人員通過簡單的兩步水熱法，將具有析氫性能的Ni3Se4納米片和析氧性能的NiFe組裝成具有分級結構的異質全解水催化劑。由于穩定的分級結構以及催化劑之間的電子相互作用，這種納米催化劑具有優異的全解水活性，全解水電流密度為10mA/cm2時，所需電壓僅為1.54V，并且在電流密度為10mA/cm2時持續工作100小時，沒有明顯的衰減，證明其穩定性非常好。（吳長鋒

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