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李燦Small: 工作電流達1000 mA cm-2！肖特基結(jié)促進NiFe(OH)x/Ni3S2電化學(xué)OER性能

堿性水電解是用于大規(guī)模制氫的最成熟的商業(yè)化技術(shù)，因為其成本低且壽命長。其中，NiFe基羥基氧化物，具有用于鍵合OER中間體的獨特3d電子結(jié)構(gòu)，已成為堿性介質(zhì)中最有前途的OER催化劑之一。然而，NiFe基(羥基)氧化物由于其在工業(yè)條件下的性能和穩(wěn)定性不佳，尚未用于實際的水電解。

近日，中科院大連化學(xué)物理研究所李燦團隊通過界面工程，構(gòu)建了具有NiFe(OH)_x/Ni₃S₂肖特基結(jié)的3D獨立式NiFe基羥基氧化物電極，以實現(xiàn)在工業(yè)條件下水氧化。

研究人員首先通過硫化反應(yīng)在商用Ni網(wǎng)上制備Ni₃S₂層，然后在Ni₃S₂上進行NiFe基羥基氧化物(NiFe(OH)_x)電催化劑的原位化學(xué)組裝。

形成的分層NiFe(OH)_x/Ni₃S₂肖特基結(jié)能夠顯著改變催化劑的納米結(jié)構(gòu)特征，產(chǎn)生有利的帶正電的NiFe(OH)_x以及改善的陽極電荷轉(zhuǎn)移。此外，這種化學(xué)組裝增強了Ni載體與Ni₃S₂夾層和NiFe(OH)_x頂層之間的結(jié)合強度。

因此，在1M KOH中，NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni催化劑在500 mA cm^-2和1000 mA cm^-2電流密度下的過電位分別僅為248 mV和270 mV，并具有長期穩(wěn)定性。

另外，在NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni與NiMo陰極組裝的雙電極系統(tǒng)中，僅需低至1.61 V的電池電壓就可獲得1000 mA cm^-2的電流密度，在工業(yè)條件下具有極高的穩(wěn)定性，性能優(yōu)于迄今為止報道的實際堿性水電解催化劑。

更重要的是，NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni陽極在試驗性水堿電解槽的惡劣條件下工作良好，這使得該電極成為大規(guī)模和可持續(xù)制氫的可行候選者。

Boosting Electrochemical Water Oxidation on NiFe(oxy) Hydroxides by Constructing Schottky Junction toward Water Electrolysis under Industrial Conditions. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105544

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/17/534fe894a6/

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