【DFT+实验】刘宏/徐彩霞NML：FeNiZn/FeNi3异质结的低自由能界面耦合，助力高效全水分解

碱性溶液中的电化学水分解是利用可再生间歇能源发电生产清洁和可持续氢能的最有前景的绿色技术。然而，由于析氢反应(HER)和析氧反应(OER)缓慢的动力学导致的水电解需要大的反应过电位，从而导致功耗过高和制氢成本高。

从水分解技术的实际应用来看，开发双功能电催化剂可以简化操作过程，降低加工成本，因此需要不断努力探索高效、低成本的双功能电催化剂，以促进水电催化在制氢中的广泛应用。

近日，济南大学刘宏和徐彩霞等在NiFe泡沫表面层中原位构建高性能双功能互穿相FeNiZn和FeNi₃金属间异质结构(FeNiZn/FeNi₃@NiFe)。

最优的FeNiZn/FeNi₃@NiFe-24 h催化剂对OER和HER均表现出优异的电催化性能，具有较低的过电位和长期耐久性。利用FeNiZn/FeNi₃@NiFe-24 h作为阴极和阳极的水电解槽仅需1.578/1.759/1.919 V的电池电压就能达到100/500/1000 mA cm⁻²电流密度，并且其在1.83 V电压下连续运行100小时后电流密度仍保留初始值的92.5%，性能远优于Pt/C@NiFe (−)| |RuO₂@NiFe(+)电解槽。

实验结果和理论计算表明，FeNiZn/FeNi₃@NiFe-24 h作为双功能电催化剂性能优异的原因可归因于：在微孔NiFe泡沫中原位构建的双功能纳米多孔结构增加了活性中心的密度，从而确保了高效的传质，而相互连接的空心通道可以促进电解质的传输以及与活性中心的完全接触；集成的三维多尺度多孔结构有利于提高材料的抗氧化性和抗腐蚀性，从而赋予材料强大的结构稳定性和催化耐久性；FeNiZn合金与FeNi₃金属间化合物之间的强协同作用，从合金化效应、界面耦合和结构效益等方面产生了激发电子调制，这些结构优势可以产生多种协同作用，以优化吸附/解吸反应物，从而实现HER和OER活性。

Duplex Interpenetrating-Phase FeNiZn and FeNi₃ Heterostructure with Low-Gibbs Free Energy Interface Coupling for Highly Efficient Overall Water Splitting. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01066-w

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【DFT+实验】刘宏/徐彩霞NML：FeNiZn/FeNi3异质结的低自由能界面耦合，助力高效全水分解

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