张波/徐一飞AM：层状晶体多步溶解，制备超薄非晶Ni(OH)2以实现高效尿素氧化辅助产氢

电化学水分解制氢是一种可持续、高效、有前途的绿色能源转换和储存技术，可以大大缓解化石燃料短缺和环境污染等问题。然而，水分解的阳极析氧反应(OER)存在较大的热力学电位，降低了电解水的效率。

电化学尿素氧化反应(UOR)由于其较低的热力学势垒(0.37V)，其可以代替OER反应来辅助产氢。然而，UOR是一个复杂的六电子转移过程，反应动力学也很缓慢。因此，迫切需要开发并制备出高效且稳定的催化剂以实现低能耗电催化尿素氧化辅助产氢。

基于此，复旦大学张波和徐一飞等首先合成了NiMoO₄·H₂O(其中含有比以往报道更多的结晶水(1 vs. 0.75))，随后生成催化UOR的超薄非晶Ni(OH)₂催化剂，并深入研究了NiMoO₄·H₂O在碱性介质中溶解过程的机理。

研究人员利用原位Cryo-TEM、多角度Cryo-ET和原位拉曼揭示了NiMoO₄·H₂O在碱性溶液中的多步溶解过程：1.由于结晶水的损失，NiMoO₄·xH₂O纳米片在碱溶液中从NiMoO₄·xH₂O纳米棒上剥离；2.剩余的结晶水和Mo物质进一步从NiMoO₄·xH₂O纳米片中溶解，最后形成超薄非晶Ni(OH)₂纳米片。

得益于超薄和非晶结构，由NiMoO₄·H₂O转化的Ni(OH)₂催化剂在1.32 V下就可以电氧化成NiOOH物种，并且其在100/640 mA cm⁻²电流密度下的电位仅为1.34/1.4 V。

此外，研究人员利用由NiMoO₄·H₂O转化的Ni(OH)₂作为阳极，Pt/C//GDL作为阴极组装成阴离子交换膜(AEM)电解槽以进行尿素氧化辅助产氢，其仅需2 V的电压就能达到650 mA cm⁻²的电流密度；该Ni(OH)₂催化剂在尿素氧化辅助析氢AEM电解槽中也表现出较高的稳定性，其在~1.75 V下连续运行50 h而没有发生明显性能衰减。总的来说，该项工作详细阐述了NiMoO₄·H₂O的多步溶解机理，为高活性非晶态催化剂的制备提供了指导。

Multistep Dissolution of Lamellar Crystals Generates Superthin Amorphous Ni(OH)₂ Catalyst for UOR. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202301549

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/07/486505934b/

张波/徐一飞AM：层状晶体多步溶解，制备超薄非晶Ni(OH)2以实现高效尿素氧化辅助产氢

相关推荐