Ni是分布较广泛的金属元素，并且目前相关研究结果显示Ni和Ni的氧化物在电化学反应中热力学稳定，特别是在碱性环境中。这是导致Ni基催化剂在碱性环境中燃料电池的电化学活性的原因。Boreskov催化研究所西伯利亚分院Alexandr G. Oshchepkov、格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Marian Chatenet、斯特拉斯堡大学等对Ni基电催化剂进行总结。
在本文中，分别表征了Ni在碱性环境中的电化学行为和电极界面上催化活性位点；在碱性环境中的电化学活性，并分析了改善Ni基电催化剂催化活性的方法，特别是Ni表面的化学环境对电化学活性起到关键作用，同时催化界面状态对Ni在对硼氢化物、硼烷和肼等复合物燃料的氧化反应中起到关键作用；此外，作者对碱性环境中Ni基催化剂催化稳定性进行总结。结果显示，催化剂的长期工作能力的时候，并不一定会确保稳定的电催化活性，这是由于反应过程中催化剂界面生成氧化物/生成体相氢化物导致催化剂失活。
Ni和Ni的氧化物/氢氧化物在高pH值中较稳定，当电压逐渐增加，Ni催化剂的界面发生以下反应：在生成H2区域中发生吸附Had物种，生成H2；表面生成α-Ni(OH)2；表面生成β-Ni(OH)2；在产氧区域中β-Ni(OH)2进一步氧化为γ/β-NiOOH。这种和电压区域相关的电极反应过程，在较低的电压中形成Ni/α-Ni(OH)2，在较高的电压中形成α/β-Ni(OH)2/γ/β-NiOOH。Ni的合金材料、和其他元素结合方法同样能加强HOR催化反应活性。在对硼氢化物、硼烷和肼等等燃料的氧化反应中，通过对Ni表面结构进行调控，实现催化特定的反应，并抑制副反应。
作者对催化剂在碱性环境中的长期工作性能进行总结。Ni/C和NiM/C催化剂活性较高，并且当调控材料的组成时，能实现金属溶解过程的抑制。Ni基催化剂电极的稳定性和电压有较大关系，特别时当电压低于合适的值，电极上会生成抑制催化反应发生的Ni氧化物种，因此仍然需要对催化剂进行合理的设计令其达到长期工作的能力。
参考文献
Alexandr G. Oshchepkov*, Guillaume Braesch, Antoine Bonnefont, Elena R. Savinova, and Marian Chatenet*
Recent advances in the understanding of Ni-based catalysts for the oxidation of hydrogen-containing fuels in alkaline media，ACS Catal 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c00101
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00101
