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在較高電流密度下電催化海水分解產生氫氣被認為是有效減少傳統礦物燃料消耗的一種有前景的策略。因此，迫切需要開發活性強的催化劑來克服嚴重的氯化物腐蝕、競爭性的氯析出和催化劑中毒。基于此，南開大學袁忠勇課題組制備了直接生長在泡沫鎳上的非晶NiFe氫氧化物層封端的Ni₃S₂納米金字塔核殼異質結構(NiS@LDH/NF)，以協同調節電子結構和質量輸運，提高大電流密度下的析氧反應(OER)性能。

與直接物理混合不同，FeNi LDH殼層和高導電Ni₃S₂芯層的緊密結合將產生更大的表面積、更高的電導率和優化的電子結構等顯著的協同效應。結果表明，帶正電荷的Ni₃S₂核極大地改變了FeNi LDH殼層的電子分布，從而調整了FeNi LDH對OER的反應性能；同時，微米級的陣列結構和超疏水/超親水電極表面使得NiS@LDH/NF在較大的電流密度下具有較強的機械強度和較強的傳質能力；Ni₃S₂-FeNi LDH界面的表面重構防止了嚴重的氯化物腐蝕，提高了化學穩定性，從而使海水氧化得以持續進行。

因此，NiS@LDH/NF僅需要279、311和341 mV的過電位就可以在1M KOH海水中產生100、500和1000 mA cm^?2的電流密度；該電極還能夠在較大電流密度下維持連續水氧化，在海水電解液中100小時工作以上不形成次氯酸鹽。

更重要的是，經過可控磷化過程后，由NiS@LDH/NF衍生的核殼Ni₃S₂-FeNi₂P異質結(NiS@FeNiP/NF)也表現出優異的HER活性，僅需要52、237和327 mV的過電位就能在1.0 M KOH海水電解質中達到10、500和1000 mA cm^?2的電流密度。最后，組裝的NiS@FeNiP/NF (?)||NiS@FeNi LDH (+)只需要1.636和1.958 V的電壓就能分別提供100和500 mA cm^?2的電流密度。

這項工作不僅設計和研究了有效抗氯腐蝕的海水電解電催化劑，而且為優化電極結構和組成以制備更高效的海水電解電催化劑提供了指導。

Rational Synthesis of Core-Shell-Structured Nickel Sulfide-Based Nanostructures for Efficient Seawater Electrolysis. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202300194

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