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任志鋒/陳碩NML：穩定又高效！層次互連NiMoN用于大電流下催化堿性水/海水制氫

電催化析氫反應(HER)是生產綠色H₂的有效方法。NiMo基納米結構具有較強的水分解能力，是堿性環境下最活躍的析氫反應(HER)催化劑之一。然而，這些納米結構在大電流密度下產H₂過程中容易受到破壞，這限制了其在工業制氫中的應用。因此，制定一個合適的策略，以提高NiMo基催化劑的機械強度，同時保持或甚至進一步增加這些納米催化劑的活性對于推動電催化HER反應的實際應用具有重要意義。

基于此，美國休斯頓大學任志鋒和陳碩等采用水熱法和水浴法在泡沫鎳(NF)表面合成了具有珊瑚狀的Ni/Ni_0.2Mo_0.8N復合材料(HW-NiMoN)，并將其作為高效的電催化堿性水/海水產氫催化劑。ECSA和BET數據表明，分層HW-NiMoN-2h的比表面積分別大于水熱法制備的HT-NiMoN和水浴法制備的WB-NiMoN。

由于HW-NiMoN-2h的效能與其他NiMoN樣品相似，但是活性位點更多，因此HW-NiMoN-2h在1M KOH中達到1000 mA cm^-2的電流密度只需要107 mV的過電位。此外，其相互連接的特性賦予HW-NiMoN-2h更高的機械強度，使其能夠經受30分鐘的超聲處理，并且其在500 mA cm^-2下也表現出良好的穩定性。

對HW-NiMoN-2h在堿性淡水、模擬海水和天然海水中的HER性能進行了比較，結果表明，HW-NiMoN-2h在堿性海水中催化活性的下降主要是由于Na⁺的加入。然而，在1M KOH+海水中，HW-NiMoN-2h保持了其優異的HER性能，并在?130 mV的電位下達到了1000 mA cm^-2的電流密度。

CP試驗結果表明，HW-NiMoN-2h在500和1000 mA cm^-2條件下的降解速率分別為0.09和0.114 mV h^-1，說明HW-NiMoN-2h對催化海水生產H₂具有良好的穩定性。綜上，這項研究通過建立層次化的相互關聯結構，增加了納米催化劑中的活性位點，同時加強其機械穩定性，這為設計具有高活性和穩定性的納米催化劑提供了指導。

Hierarchical Interconnected NiMoN with Large Specific Surface Area and High Mechanical Strength for Efficient and Stable Alkaline Water/Seawater Hydrogen Evolution. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01129-y

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