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開發(fā)具有高活性和穩(wěn)定性的雙功能性耐腐蝕的析氫/析氧反應(yīng)（HER/OER）雙功能電催化劑，特別是在海水中電解，但仍然具有挑戰(zhàn)性。

基于此，青島科技大學(xué)王磊教授和吳則星副教授、中國石油大學(xué)（華東）柴永明教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了通過在泡沫鎳上熱處理Ni ZIF-L納米片，在衍生非晶NiO_n上原位引入PtO_x合成了PtO_x-NiO_n/NF。結(jié)果表明，PtO_x-NiO_n/NF電極在電流密度為10 mA·cm^?2時(shí)，HER和OER分別僅需32和240 mV的極低過電位，超過了大多數(shù)報(bào)道的電催化劑，甚至是商用Pt/C和RuO₂電極。

此外，基于PtO_x-NiO_n/NF的雙電極電池，在1 M KOH和堿性海水中分別需要低至1.57 V和1.58 V電壓驅(qū)動(dòng)10 mA·cm^-2，耐久性能和穩(wěn)定性顯著。在工業(yè)條件下，要實(shí)現(xiàn)1000 mA·cm^-2的水裂解，需要1.88 V的低電池電壓。

通過DFT計(jì)算，作者研究了PtO_x和NiO_n表面上的這些關(guān)鍵反應(yīng)步驟以及組分之間的相互作用，計(jì)算并比較了PtO_x、NiO_n和PtO_x位點(diǎn)在PtO_x-NiO_n/NF（PtO_x-NiO_n/NF-1）和NiO_n位點(diǎn)在PtO_x-NiO_n/NF（PtO_x-NiO_n/NF-2）優(yōu)化模型上H₂O和H*（ΔG_H*）的吸附能。

PtO_x-NiO_n/NF-1催化劑PtO_x位點(diǎn)上H₂O分子解離能力的提高是因?yàn)槠湮侥芨哂赑tO_x樣品，表明雜化物中的NiO_n對(duì)HER具有擴(kuò)張作用，同時(shí)PtO_x-NiO_n/NF-2中NiO_n位點(diǎn)的吸附能高于NiO_n催化劑，保證了H₂O在PtO_x位點(diǎn)上的有效吸附和活化，有利于后續(xù)的H₂演化，進(jìn)一步證明了PtO_x和NiO_n組分在混合催化劑中的堿性HER性能的提高。

此外，PtO_x-NiO_n/NF-1中PtO_x位點(diǎn)的水解離動(dòng)能勢(shì)壘比PtO_x催化劑低，表明PtO_x-NiO_n/NF-2中NiO_n位點(diǎn)的水解離能勢(shì)壘比NiO_n低，則說明各組分在性能提升中發(fā)揮了重要作用。

PtO_x-NiO_n/NF-1中PtO_x位點(diǎn)的ΔG_H*為-0.51 eV，更接近0 eV，低于PtO_x催化劑，表明NiO_n可以作為催化活性中心，同時(shí)PtO_x-NiO_n/NF-2中NiO_n位點(diǎn)的ΔG_H*較NiO_n催化劑低0.95 eV，表明PtO_x在PtO_x-NiO_n/NF中也具有活性位點(diǎn)，增強(qiáng)了H吸附動(dòng)力學(xué)。

Amorphous NiO_n coupled with trace PtO_x toward superior electrocatalytic overall water splitting in alkaline seawater media. Nano Res., 2023, DOI: 10.1007/s12274-022-5369-0.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-5369-0.