界面工程是提高纯相催化剂双功能电催化性能的一种有力手段。尽管人们有望通过进一步优化异质结的电子构型以提高析氢/析氧反应（HER/OER）的反应动力学，但这仍是一个挑战。

近日，郑州大学张佳楠教授报道了提出了一种新的原位杂化异质结策略，利用部分Co取代的Ni沸石咪唑骨架（CoNi-ZIF）纳米片在NH₃气氛下的热解，制备了一种二维（2D）多孔Co掺杂Ni/Ni₃N异质结构纳米片（Co-Ni/Ni₃N）。

文章要点

1）实验和理论相结合的研究表明，杂化异质结构可以在费米能级上显示出可调节的电子态和d带中心的下移，优化反应中间体的吸附能，从而降低热力学能垒，加速催化动力学。

2）得益于优化的电子构型、多层空心纳米片状结构和丰富的掺杂异质结，Co-Ni/Ni₃N复合异质结催化剂在10 mA cm^-2的碱性条件下，对HER（60 mV）和OER（322 mV）均表现出高催化活性，分别比纯Ni₃N低105 mV和47 mV。此外，Co-Ni/Ni₃N的电化学活性表面积是Ni₃N的两倍。此外，耦合实用水电解槽只需1.575 V的低电压，即可获得10 mA cm^-2的电流密度，并且可以由1.5 V的电池来驱动。

本研究深入探讨了Co-Ni/Ni₃N异质结构的内在催化机理，为合理构建界面工程优化的杂化异质结构，设计高性能的水分解器件提供了指导。

参考文献

Kaixi Wang, et al, Regulating electronic structure of two-dimensional porous Ni/Ni₃N nanosheets architecture by Co atomic incorporation boosts alkaline water splitting, InfoMat.2021

DOI: 10.1002/inf2.12251

https://doi.org/10.1002/inf2.12251