中性pH分解水制氢具有较为温和的环境,能够缓解催化剂和电解液的腐蚀,但是需要开发高活性和储量丰富的制氢催化剂。
有鉴于此,天津理工大学鲁统部教授、余自友研究员等首次设计在Ni载体上构筑一系列金属氧化物修饰物作为模型催化剂,发现Ni/金属氧化物的Lewis酸性和HER活性之间的火山型变化关系。
本文要点:
(1)
Ni/ZnO具有最合适的Lewis酸性,能够在水解离和羟基脱附之间得到平衡,因此显著增强HER催化活性。基于这项发现,在三维导电载体上原位生长Ni/ZnO复合结构,得到的催化剂在34 mV和194 mV达到10 mA cm-2和200 mA cm-2电流密度。而且,在1 M磷酸盐缓冲液稳定工作2000 h,这个结果是目前中性电解水报道的活性最高且持久性最好的。
(2)
这项工作为开发高活性且价格便宜的中性HER催化剂提供设计策略。
参考文献
Lin-Lin Wang, Xiao-Ran Wang, Hong-Juan Wang, Chong Zhang, Jing-Jing Li, Guo-Jin Feng, Xuan-Xuan Cheng, Xue-Rong Qin, Zi-You Yu*, and Tong-Bu Lu*, Tailoring Lewis Acidity of Metal Oxides on Nickel to Boost Electrocatalytic Hydrogen Evolution in Neutral Electrolyte, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c16596
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c16596