海水是地球上最丰富的自然资源之一，占世界水资源总量的96.5％。海水的直接电解技术不仅可以存储清洁能源，而且还可以从海水中产生新鲜的饮用水。然而，海水分解的实施极具挑战性，特别是对阳极反应而言。海水分解的主要挑战是氯析出反应（CER）（OER竞争反应）以及在电极表面形成不溶性沉淀物，例如氢氧化镁，这会毒化OER和HER催化剂。因此，开发稳健且廉价，能够维持海水分解而不会受到氯化物的腐蚀的电催化剂至关重要。近日，华中师范大学余颖，休斯顿大学Shuo Chen，Zhifeng Ren等多团队合作，设计并合成了一种NiFeN纳米粒子均匀地装饰在负载在Ni泡沫上的NiMoN纳米棒上的三维核-壳金属氮化物催化剂(NiMoN@NiFeN)，NiMoN@NiFeN是高活性和高稳定性的碱性海水电解析氧催化剂。在25°C，1 M KOH，天然海水中OER，该3D核-壳催化剂在369和398 mV的超电势下分别产生500和1000 mA cm-2的大电流密度。进一步研究表明，阳极表面原位生成的NiFe氧化物和NiFe羟基氧化物的无定形层是真正的活性位点，这些活性位点不仅具有出色的OER性能，而且还有助于提供优异的耐氯腐蚀性能。作者将该OER催化剂与高效的NiMoN HER催化剂组装成两电极海水电解槽，在60°C的温度下全解碱性海水，在创纪录的低电压下（1.608和1.709 V），电流密度分别可达500和1000 mA cm-2，并具有出色的稳定性。该工作将大大促进用于大规模制氢的海水电解催化剂的发展。
Luo Yu, Ying Yu*, Shuo Chen,* Zhifeng Ren,* et al. Non-noble metal-nitride based electrocatalysts for high-performance alkaline seawater electrolysis. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-13092-7
