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构建异质结是开发高性能非贵金属基电化学水分解(WS)催化剂的有效策略。
广西大学尹诗斌课题组 在之前 的工作 采用溶剂热与高温煅烧相结合的方式，制备出具有自支撑结构的碳包覆镍钴合金耦合介孔镍钴钼氧化物纳米片催化剂。在模拟工业条件电解水时，其在大电流密度下表现出很好的电化学活性及稳定性（ Nano-Micro Letters (2021)13: 77 ， https://doi.org/10.1007/s40820-021-00607-5 ）。
最近 ， 广西大学尹诗斌课题组 设计并制备了一种含三相异质结（Ni/Mo O 2 @CN）的Ni/Mo O 2 纳米针，用于在工业碱性条件下加速WS。密度泛函理论计算表明，电子在三相异质结界面重新分布，优化了含氢和含氧中间体的吸附能，获得了析氢反应(HER)的最佳ΔG H* ，降低了析氧反应(OER)速控步骤的ΔG，从而提高了HER/OER的催化活性。
电化学结果表明， Ni/MoO 2 @CN 对 HER(ƞ -10 =33 mV 、 ƞ -1000 =267 mV) 和 OER(ƞ -10 =250 mV 、 ƞ -1000 =420 mV) 具有良好的活性。在 6.0 M 、 60°C 的氢氧化钾溶液中，在 1000 mA cm −2 的条件下 表现出 低电位为 1.86 V ，可稳定运行 330 小时。这种良好的HER/OER性能可归因于具有高固有活性的三相异质结和具有更多活性位点、更快的质量扩散和气泡释放的自支撑纳米针。本研究为WS高效催化材料的设计提供了独特的思路。
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图1 Ni/Mo O 2 @CN（氮掺杂 碳 ） 合成方法
作者简介
尹诗斌，化学化工学院教授，博士生导师。研究方向：燃料电池、电解水、石墨烯宏量制备及应用开发等。分别于2005年和2008年在武汉理工大学获得复合材料学士和硕士学位，2010年在中山大学获得材料物理与化学博士学位，2014-2015年在南非西开普大学从事博士后研究。迄今已在EES和AM等专业期刊上发表SCI论文69篇，授权国家发明专利22件，出版专著2部，参与编写广西地方标准3项，主持国家自然科学基金面上项目等共计22项。2016年入选广西高校百人计划，2017年获得广西石墨烯系列标准奖励，2019年被认定为广西第一批高层次人才，2019年入选广西高校卓越学者和创新团队，2019年获得广西自然科学一等奖。
钱光付（第一作者），广西大学博士，主要从事大电流密度电解水/电催化氧化有机小分子催化材料的开发。目前已在Applied Catalysis B: Environmental等期刊发表学术论文18篇，申请国家发明专利5项。
Three ‑ Phase Heterojunction NiMo ‑ Based Nano ‑ Needle for Water Splitting at Industrial Alkaline Condition.
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00744-x
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