碱性体系电解海水是可持续制氢的关键技术,但是如何实现电催化剂的长期稳定性仍然是个巨大挑战。有鉴于此,大连理工大学杨明辉教授等报道发现过渡金属氮化物TMN(transition metal nitride)的表面结构重构能够用于形成稳定的OER电催化剂。
快速引入的磷酸官能团(PO43-)能够加快Ni3FeN原位表面重构形成催化剂,这种表面重构形成的催化剂是导电的氮化物内层、抗Cl-离子的氢氧化物层,这种表面重构催化剂表现优异的性能,在1 A cm-2电流密度稳定工作时间超过2500 h。原位表征和DFT理论计算结果表明催化活性位点的动态变化,因此弄清了长期稳定的机理。
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这项工作不仅提供了改善TMN催化剂设计的方法,而且为开发持久性的工业级海水制氢电催化剂提供帮助。
参考文献
Huashuai Hu, Xunlu Wang, Zhaorui Zhang, Jiahao Liu, Xiaohui Yan, Xiaoli Wang, Jiacheng Wang, J. Paul Attfield, Minghui Yang, Engineered Nickel–Iron Nitride Electrocatalyst for Industrial-Scale Seawater Hydrogen Production, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202415421
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202415421