利用電化學(xué)水分解技術(shù)生產(chǎn)高純度氫氣為環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展提供了可行的解決方案。通常，水分解包含兩個半反應(yīng)，即陰極析氫反應(yīng)(HER，2H++ 2e-→H2)和陽極析氧反應(yīng)(OER，4OH-→O2+2H2O)。然而，HER和OER的緩慢反應(yīng)動力學(xué)限制了該方法的實際應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高效和穩(wěn)健活性的電催化劑以促進這些反應(yīng)過程至關(guān)重要。基于此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)徐平團隊報道了一種在非晶態(tài)NiMoOx納米陣列上原位形成結(jié)晶Ni2P4O12催化劑(c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF)，用于在堿性溶液中進行析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)。各種光譜研究表明，原位表面重建對于提高催化活性至關(guān)重要，其中c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF在HER過程中轉(zhuǎn)化為c-Ni2P4O12/a-NiMoO4；在OER過程中轉(zhuǎn)化為c-Ni2P4O12/a-NiOOH。因此，c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF催化劑表現(xiàn)出卓越的HER和OER性能。具體而言，在1.0 M KOH溶液中，該催化劑在10 mA cm-2電流密度下的HER過電位為78 mV，Tafel斜率為84 mV dec-1；其在20 mA cm-2處的OER過電位僅為250 mV，Tafel斜率為99 mV dec-1。更重要的是，c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF還表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性(HER，10 mA cm-2@30 h；OER，1000 CV循環(huán)后，50 mA cm-2@12 h)。
此外，研究人員采用c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF作為陽極和陰極組裝電解槽，該電解槽表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，僅需1.545 V的低電池電壓就能產(chǎn)生10 mA cm-2的電流密度。得益于c-Ni2P4O12/a-NiMoOx/NF在分解水過程中的表面重構(gòu)，該電解槽具有超過84小時的長期穩(wěn)定性。這項工作為設(shè)計用于高效電解水的結(jié)晶無定形催化劑提供了指導(dǎo)。Crystalline-Amorphous Ni2P4O12/NiMoOx Nanoarrays for Alkaline Water Electrolysis: Enhanced Catalytic Activity via In Situ Surface Reconstruction. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202105972
