SCMs|高效碱性析氢电催化剂：丰富吸附氧的纳米多孔镍

迟缓的水解离动力学严重限制了碱性电催化析氢反应的速率。寻找高活性电催化剂，并阐明水的解离机制具有挑战性和必要性。近日，天津大学邓意达教授和海南大学陈泽霖博士等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过对Ni₄₅Zr₃₅Ti₂₀金属玻璃前驱体进行表面脱合金处理，制备了一体式纳米多孔镍(nanoporous nickel，np-Ni)电极。在1 mol L⁻¹ KOH溶液中，该np-Ni电极在10 mA cm⁻²电流密度下显示出20 mV的析氢过电位和快速的水解离动力学。

优异的性能不仅源于三维互连的导电网络提供的大表面积，还源于其独特的表面性质带来的本征催化活性的增强。进一步研究表明，镍表面天然形成的氧组分类型对水分子的解离有重要影响。特别是，当晶格氧原子几乎消失时，镍表面以吸附氧原子终止，并表现出最快的水离解动力学。

密度泛函理论计算表明，吸附氧原子作为镍金属的表面终止时，附近的极性H₂O分子的取向和构型会受到吸附氧的强烈影响。最终，界面水分子的H–OH键可以以类似于氢键的方式被有效激活。

这项工作不仅提供了一种高性能/低成本的电催化剂，而且深入研究了水解离的化学过程，有利于电催化剂的合理设计。

文章信息

Hu, Q., Chen, Z., Wang, J. et al. Nanoporous nickel with rich adsorbed oxygen for efficient alkaline hydrogen evolution electrocatalysis. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1949-9

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