氫氣（H?）作為一種清潔、可持續的能源，是化石燃料的理想替代品。其高能量密度及零碳排放特性尤為突出。電解水是高效制取氫氣的關鍵技術之一。然而，這一過程在陽極氧析出反應（OER）中面臨挑戰，因其涉及復雜的多電子轉移過程，且反應動力學緩慢。高效的OER電催化劑對于降低所需過電位至關重要，但現有的RuO?和IrO?催化劑由于成本高、資源稀缺，限制了其廣泛應用。

鎳-鐵（NiFe）雙金屬催化劑在堿性OER中因其協同效應展現了較低的過電位及好的電解耐受性。但是，這種催化劑在與電解液直接接觸時易受腐蝕，且催化劑顆粒的團聚傾向會顯著降低其催化性能。為了解決這些問題，研究者發現將鎳鐵合金與納米碳材料復合，形成碳包覆層，是提升電催化性能的一種有效策略。但過厚的碳包覆層和催化劑的有限活性面積也帶來了新的挑戰。三維垂直排列的石墨烯納米片（VG）陣列，以其開放的通道結構、豐富的邊緣活性位、較大的比表面積和優異的導電性，已成為電化學能源存儲和轉換領域的理想三維載體。因此，將鎳鐵合金錨定在三維VG陣列上被期待構建出高效的OER電催化劑。

首先，通過焦耳熱法成功將鎳鐵合金納米顆粒錨定在氮摻雜的、生長在碳布上的垂直石墨烯陣列（NiFe@NVG/CC）上。接著，在三電極系統中對NiFe@NVG/CC在堿性環境下的OER性能進行測試，并通過掃描電子顯微鏡和X射線衍射等分析催化劑在反應前后的形貌及物相變化。最后，通過密度泛函理論計算探討NiFe@NVG的內在OER機理。

近日，張永起教授課題組成功合成了NiFe@NVG/CC并將其作為堿性水的高效OER電催化劑。在1 M KOH中，NiFe@NVG/CC在10 mA·cm^-2下的過電位（η₁₀）僅為245 mV，Tafel斜率低至36.2 mV·dec^-1，并且具有出色的電解耐受性。此外，通過密度泛函理論計算闡明了鎳鐵與NVG之間的協同效應，這種效應增強了對*OOH的吸附能力。

張永起，研究員，電子科技大學。2018年8月于新加坡南洋理工大學獲得理學博士學位，繼續在南洋理工大學從事博士后研究工作。于2019年9月加入電子科技大學基礎與前沿研究院受聘為研究員，組建新能源器件研究室。主持杰出人才引進項目和國家自然科學基金各一項。截至目前，已在國際專業期刊上發表SCI論文60余篇，其中以第一作者(包括共同第一作者)和通訊作者(包括共同通訊)在Angew. Chemie, Adv. Energy mater., Energy Environ. Sci.等國際著名期刊上發表了研究成果20多篇。論文累計被引用次數超過7000次（Google scholar），H-index為42。2016年獲得中國國家優秀自費留學生獎學金，2018年入選科睿唯安全球高被引科學家。2019年獲的四川省特聘專家稱號。Chinese Chemical letters青年編委。目前主要研究領域以材料科學為核心，涉及電化學、凝聚態物理等領域，研究工作集中在新型廉價納米材料的開發、設計和優化以及在各領域的應用。

孫旭平，教授，電子科技大學/山東師范大學，電子科技大學基礎與前沿研究院。2006年畢業于中國科學院長春應用化學研究所，獲博士學位。2006-2009年期間先后在康斯坦茨大學、多倫多大學和普渡大學從事博士后研究工作，2010年1月加入長春應化所，2015年11月到四川大學工作，2018年4月加入電子科技大學。入選化學和材料科學領域全球高被引科學家、全球頂尖前10萬科學家、英國皇家化學會會士，擔任Nano Research Energy副主編。長期致力于納米功能材料設計、結構調控及催化和傳感應用研究，在JACS, Angew. Chem., Adv. Mater., Nat. Comm.等刊物發表論文700余篇，總引用次數7.2萬次，H指數142。

Nan J, Ye B, He X, et al. Enhancing alkaline water oxidation with NiFe alloy-encapsulated nitrogen-doped vertical graphene array. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6431-x.