碱性水电解具有商业化大规模制氢的前景，目前非常多的非贵金属催化剂在较低的电流密度（10-50 mA cm^-2）能够实现非常高的电催化活性，但是对于在工业需求的>500 mA cm^-2电流密度进行电催化制氢反应仍具有非常大的挑战。这是因为电子传输无法达到要求，同时催化剂面临着羟基和H₂O分子竞争性吸附的现象。

有鉴于此，中科院上海硅酸盐研究所黄富强、刘建军、赵伟等报道设计了一种新型金属态的异质结催化剂，Ni₃N@2H-MoS₂，展示了优异的大电流电催化分解水性能。

本文要点：

（1）

Ni₃N@2H-MoS₂电催化剂通过异质结界面提供了两种相互分离的催化活性位点，能够缓解具有立体位阻效应的羟基、H₂O的竞争性吸附。通过动力学上对羟基/H₂O吸附解耦，同时通过Ni₃N@2H-MoS₂催化剂的金属性提供的高导电性，实现了在较高的电流密度在Ni₃N位点制氢、在金属异质结界面制氧。

（2）

金属性的异质结构对于提高催化剂的稳定性，活化催化剂的催化活性起到关键作用，通过Ni₃N与2H-MoS₂中的Mo-Mo化学键之间电荷转移，能够有效的调控Ni/N原子在Fermi能级附近的电子结构，因此促进全分解水。

（3）

Ni₃N@2H-MoS₂催化剂组装构建的电催化分解水电解槽实现了非常低的全电池电压（1.644 V@1000 mA cm^-2），在300 h后电催化分解水性能仍保持没有明显衰减，其性能远比市售的Pt/C||RuO₂性能更好（2.41 V@1000 mA cm^-2, 100 h, 58.2 %）。

参考文献

Tong Wu,Erhong Song,Shaoning Zhang,Mengjia Luo,Chendong Zhao,Wei Zhao,Jianjun Liu,Fuqiang Huang, Engineering Metallic Heterostructure Based on Ni₃N and 2M-MoS₂ for Alkaline Water Electrolysis with Industry-Compatible Current Density and Stability, Adv. Mater. 2021, 2108505

DOI: 10.1002/adma.202108505

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108505