李灿Small: 工作电流达1000 mA cm-2！肖特基结促进NiFe(OH)x/Ni3S2电化学OER性能

碱性水电解是用于大规模制氢的最成熟的商业化技术，因为其成本低且寿命长。其中，NiFe基羟基氧化物，具有用于键合OER中间体的独特3d电子结构，已成为碱性介质中最有前途的OER催化剂之一。然而，NiFe基(羟基)氧化物由于其在工业条件下的性能和稳定性不佳，尚未用于实际的水电解。

近日，中科院大连化学物理研究所李灿团队通过界面工程，构建了具有NiFe(OH)_x/Ni₃S₂肖特基结的3D独立式NiFe基羟基氧化物电极，以实现在工业条件下水氧化。

研究人员首先通过硫化反应在商用Ni网上制备Ni₃S₂层，然后在Ni₃S₂上进行NiFe基羟基氧化物(NiFe(OH)_x)电催化剂的原位化学组装。

形成的分层NiFe(OH)_x/Ni₃S₂肖特基结能够显着改变催化剂的纳米结构特征，产生有利的带正电的NiFe(OH)_x以及改善的阳极电荷转移。此外，这种化学组装增强了Ni载体与Ni₃S₂夹层和NiFe(OH)_x顶层之间的结合强度。

因此，在1M KOH中，NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni催化剂在500 mA cm^-2和1000 mA cm^-2电流密度下的过电位分别仅为248 mV和270 mV，并具有长期稳定性。

另外，在NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni与NiMo阴极组装的双电极系统中，仅需低至1.61 V的电池电压就可获得1000 mA cm^-2的电流密度，在工业条件下具有极高的稳定性，性能优于迄今为止报道的实际碱性水电解催化剂。

更重要的是，NiFe(OH)_x/Ni₃S₂/Ni阳极在试验性水碱电解槽的恶劣条件下工作良好，这使得该电极成为大规模和可持续制氢的可行候选者。

Boosting Electrochemical Water Oxidation on NiFe(oxy) Hydroxides by Constructing Schottky Junction toward Water Electrolysis under Industrial Conditions. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105544

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李灿Small: 工作电流达1000 mA cm-2！肖特基结促进NiFe(OH)x/Ni3S2电化学OER性能

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