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王磊/遲京起Nano Research：MoNi4-基中空納米棒用于肼氧化輔助節(jié)能海水制氫

海水電解可以解決水資源短缺問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)碳中性氫的電網(wǎng)規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)面臨高能耗和氯化物腐蝕的挑戰(zhàn)。其中，在熱力學(xué)上更有利的肼氧化反應(yīng)（HzOR）輔助水電解是節(jié)能和無(wú)氯制氫的有效方法。

基于此，青島科技大學(xué)王磊教授和遲京起副教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了在泡沫鎳（NF）上具有擴(kuò)大的中空直徑的MoO₂納米棒負(fù)載的MoNi合金（MoNi@NF），該合金是通過(guò)NiMoO₄納米棒的退火和熱還原來(lái)限制Ni的向外擴(kuò)散而構(gòu)建。

所制備的具有擴(kuò)大中空結(jié)構(gòu)的MoNi@NF結(jié)合了高活性MoNi合金、界面工程和分散良好的中空納米棒的優(yōu)點(diǎn)，賦予了其在堿性水和海水系統(tǒng)中對(duì)HER和HzOR的顯著雙功能電催化活性和穩(wěn)定性。中空納米棒催化劑不僅在電流密度為1000 mA·cm^-2下對(duì)HER和HzOR分別實(shí)現(xiàn)了僅240 mV和470 mV的超低工作電位。

此外，通過(guò)在雙電極海水系統(tǒng)中耦合HzOR和HER，在1000mA·cm^-2時(shí)電壓僅為0.54 V，在海水電解中也實(shí)現(xiàn)了活性整體肼裂解（OHzS）性能，比無(wú)肼系統(tǒng)低1.51 V，并且在電流密度為100 mA·cm^-2以上保持至少100 h的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，以及近100%的法拉第效率（FE）。同時(shí)，MoNi@NF基電極與堿性海水電解相比，HzOR在海水中的電極每升氫氣可節(jié)省2.94 W·h，能量當(dāng)量輸入降低37%。該工作為通過(guò)海水裂解合成用于碳中和的和穩(wěn)定節(jié)能制氫的MoNi合金基電催化劑提供了一種經(jīng)濟(jì)的方法。

Reduction-induced interface reconstruction to fabricate MoNi₄-based hollow nanorods for hydrazine oxidation assisted energy-saving hydrogen production in seawater. Nano Research, 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4614-x.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4614-x.

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