中性pH分解水制氫具有較為溫和的環境,能夠緩解催化劑和電解液的腐蝕,但是需要開發高活性和儲量豐富的制氫催化劑。
有鑒于此,天津理工大學魯統部教授、余自友研究員等首次設計在Ni載體上構筑一系列金屬氧化物修飾物作為模型催化劑,發現Ni/金屬氧化物的Lewis酸性和HER活性之間的火山型變化關系。
本文要點:
(1)
Ni/ZnO具有最合適的Lewis酸性,能夠在水解離和羥基脫附之間得到平衡,因此顯著增強HER催化活性。基于這項發現,在三維導電載體上原位生長Ni/ZnO復合結構,得到的催化劑在34 mV和194 mV達到10 mA cm-2和200 mA cm-2電流密度。而且,在1 M磷酸鹽緩沖液穩定工作2000 h,這個結果是目前中性電解水報道的活性最高且持久性最好的。
(2)
這項工作為開發高活性且價格便宜的中性HER催化劑提供設計策略。
參考文獻
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