Ni基催化剂的活性位点密度、固有活性和耐久性对其在工业碱性水电解中的应用至关重要。近日,天津师范大学Miao Du,Cheng-Peng Li等开发了一种促进剂,即方铁锰矿型镧系金属倍半氧化物 (Ln2O3),可通过选择性高温还原将其植入金属 Ni 中,获得Ni/Ln2O3杂化电催化剂,实现高效的电催化析氢。
本文要点:
1)实验表明,筛选后的Ni/Yb2O3催化剂显示出低过电位(20.0 mV at 10 mA cm-2)、低 Tafel 斜率(44.6 mV dec-1)和优异的长期耐久性(360 h at 500 mA cm-2),显著优于金属镍和基准Pt/C催化剂。
2)Ni/Yb2O3显著的析氢活性和稳定性归因于具有高亲氧性和热力学稳定性的 Yb2O3 促进剂可以大大增加活性位点密度,降低水离解能垒,优化氢吸附自由能, 避免镍的氧化腐蚀。
该工作不仅开辟了立方方铁锰矿型 Ln2O3 作为电催化促进剂的应用,而且使 Ni/Yb2O3 成为了商业电解槽的有前景的正极材料。
Hongming Sun, et al. Bixbyite-type Ln2O3 as promoters of metallic Ni for alkaline electrocatalytic hydrogen evolution. Nat. Commun., 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-31561-4