功能齐全、经久耐用的非铂族金属基甲醇氧化（MOR）电催化剂是实现高性价比直接甲醇燃料电池（DMFCs）的关键。虽然Ni(OH)₂作为甲醇氧化催化剂已得到广泛研究，但将Ni(OH)2氧化成NiOOH的初始过程需要1.35 V vs. RHE的高电位。而阴极氧还原反应的理论电位为1.23V。

近日，新加披国立大学Junmin Xue教授，Stephen Pennycook，新加坡科技研究局Zhi Gen Yu，布鲁克海文国家实验室Yonghua Du报道了四配位的镍原子能够通过费米能级附近的电子离域形成电荷转移轨道。而具有应变稳定的4/6配位Ni(OH)₂纳米带结构(NR-Ni(OH)₂)可作为一种潜在的功能性MOR催化剂。

文章要点

1）结果表明，NR-Ni(OH)₂在碱性电解质中的起始电位明显低于RHE（0.55V），接近铂阳极的MOR活性。理论和实验结果表明，这种高效的MOR活性是由四配位和六配位交替的Ni原子引起。

2）研究人员通过测定组装好的DMFC的开路电压(OCV)来评估NR-Ni(OH)₂的可操作性。与传统Ni(OH)2组装的DMFC不同，NR-Ni(OH)2组装的DMFC的OCV可达0.58V，和传统Pt组装的DMFC（OCV为0.65 V）和PtRu组装的DMFC（OCV为0.70V）比较接近。据了解，这是第一次非PGM MOR催化剂可以在DFMC装置中实现可操作的OCV。

3）在DFMC装置中对NR-Ni(OH)2的初步评估表明，该装置能够在无CO中毒的情况下实现持久运行。

基于DFMC可操作性的这些积极指标，随着更深入的研究，NR-Ni(OH)2有望进一步优化，成为DFMC中重要的非PGM MOR催化剂。

Wang, X., Xi, S., Lee, W.S.V. et al. Materializing efficient methanol oxidation via electron delocalization in nickel hydroxide nanoribbon. Nat Commun 11, 4647 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-18459-9

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18459-9