任志锋/陈硕NML：稳定又高效！层次互连NiMoN用于大电流下催化碱性水/海水制氢

电催化析氢反应(HER)是生产绿色H₂的有效方法。NiMo基纳米结构具有较强的水分解能力，是碱性环境下最活跃的析氢反应(HER)催化剂之一。然而，这些纳米结构在大电流密度下产H₂过程中容易受到破坏，这限制了其在工业制氢中的应用。因此，制定一个合适的策略，以提高NiMo基催化剂的机械强度，同时保持或甚至进一步增加这些纳米催化剂的活性对于推动电催化HER反应的实际应用具有重要意义。

基于此，美国休斯顿大学任志锋和陈硕等采用水热法和水浴法在泡沫镍(NF)表面合成了具有珊瑚状的Ni/Ni_0.2Mo_0.8N复合材料(HW-NiMoN)，并将其作为高效的电催化碱性水/海水产氢催化剂。ECSA和BET数据表明，分层HW-NiMoN-2h的比表面积分别大于水热法制备的HT-NiMoN和水浴法制备的WB-NiMoN。

由于HW-NiMoN-2h的效能与其他NiMoN样品相似，但是活性位点更多，因此HW-NiMoN-2h在1M KOH中达到1000 mA cm^-2的电流密度只需要107 mV的过电位。此外，其相互连接的特性赋予HW-NiMoN-2h更高的机械强度，使其能够经受30分钟的超声处理，并且其在500 mA cm^-2下也表现出良好的稳定性。

对HW-NiMoN-2h在碱性淡水、模拟海水和天然海水中的HER性能进行了比较，结果表明，HW-NiMoN-2h在碱性海水中催化活性的下降主要是由于Na⁺的加入。然而，在1M KOH+海水中，HW-NiMoN-2h保持了其优异的HER性能，并在−130 mV的电位下达到了1000 mA cm^-2的电流密度。

CP试验结果表明，HW-NiMoN-2h在500和1000 mA cm^-2条件下的降解速率分别为0.09和0.114 mV h^-1，说明HW-NiMoN-2h对催化海水生产H₂具有良好的稳定性。综上，这项研究通过建立层次化的相互关联结构，增加了纳米催化剂中的活性位点，同时加强其机械稳定性，这为设计具有高活性和稳定性的纳米催化剂提供了指导。

Hierarchical Interconnected NiMoN with Large Specific Surface Area and High Mechanical Strength for Efficient and Stable Alkaline Water/Seawater Hydrogen Evolution. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01129-y

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