电化学水分解(WS)是一种绿色便捷的制氢方法。然而，在阴极(析氢反应，HER)和阳极(析氧反应，OER)缓慢的动力学阻碍了WS的实际应用。为了实现WS在工业中的应用，开发稳定、高效和低成本的催化剂至关重要。

近日，广西大学尹诗斌团队设计并制备了一种具有三相异质结构的N掺杂碳包封Ni/MoO₂纳米针(Ni/MoO₂@CN)，用于在工业碱性条件下加速 WS。

研究人员首先通过密度泛函理论(DFT)计算研究了Ni/MoO₂@CN的HER/OER内在活性。结果表明: 

1. N掺杂碳(CN)、Ni和MoO₂的电子结构在三相异质结界面得到优化，以调节含H和O中间体的吸附能，从而获得HER的最佳ΔG_H*并降低OER限速步骤(RDS)的ΔG值，增强了HER/OER固有活性和电子转移能力；

2.CN可以防止金属腐蚀，以提高催化稳定性；3.具有介孔/大孔结构的3D NF自支撑纳米针可以提供大的比表面积以暴露更多的活性位点，从而降低WS的能垒。

得益于三相异质结界面处CN、Ni和MoO₂之间的协同作用以及独特的自支撑纳米针结构，所制备的Ni/MoO₂@CN在10 mA cm^-2和1000 mA cm^-2电流密度下的HER(33 mV，267 mV)和OER(250 mV，420 mV)过电位很小。

并且其在1000 mA cm^-2处显示出低OER过电位(1.86 V)(60°C，6.0 M KOH溶液)，在330小时连续运行测试后活性基本不变，显示出优异的稳定性。这项工作为WS提供了一种很有前景的催化剂，并为开发用于工业水电解的高效非贵金属材料提供了新思路。

Three-Phase Heterojunction NiMo-Based Nano-Needle for Water Splitting at Industrial Alkaline Condition. Nano-Micro Letters, 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00744-x