Small: Synergistic Coupling of Ni Nanoparticles with Ni3C Nanosheets for Highly Efficient Overall Water Splitting
原創 MaterialsViews 8月20日
電催化水分解提供了一種有前途的可持續、大規模制氫途徑，但其效率受到陽極析氧反應（OER）和陰極析氫反應（HER）動力學的極大限制，引起人們對高效電催化劑的迫切需求。其中，過渡金屬碳化物 （TMC）由于具有近費米能級處適當的態密度（DOS）、豐富的儲量、高電子導電率及優異的化學穩定性等特性受到了人們的廣泛關注。
近日，武漢理工大學材料復合新技術國家重點實驗室木士春和合作者在密度泛函理論（DFT）計算預測的基礎上，以柔性碳布為自支撐載體，通過水熱、碳化兩步法設計合成了Ni-Ni3C異質結構材料，并研究了其電解水活性。電化學表征表明，受益于豐富的活性位點和優異的本征活性，由Ni納米顆粒和Ni3C納米片組成的Ni-Ni3C/CC異質結構在堿性介質中表現出優異的OER和HER催化活性：在1 M KOH溶液中，當OER電流密度為20 mA cm-2時其過電位僅為299 mV，而當HER電流密度為10 mA cm-2時也僅需要98 mV的較低過電位。此外，Ni-Ni3C/CC電極在電解水中也顯示出優異的穩定性能和接近100％的法拉第效率。
研究者相信，此項工作將為基于過渡金屬碳化物材料的高效雙功能電催化劑的合理設計提供了一種新穎的策略。相關結果發表在Small (DOI: 10.1002/smll.202001642)上。