近日，我校工學(xué)院材料科學(xué)與工程系陳光良教授（第一通訊作者）以我校為第一單位在化學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院一區(qū)TOP，IF：9.9）上，發(fā)表題為 “Fabric-like rhodium-nickel-tungsten oxide nanosheets for highly-efficient electrocatalytic H2 generation in an alkaline electrolyte” 的研究文章。

　　作為一種綠色、零碳排放的能源，氫氣有望成為未來主要的清潔能源之一。目前，在堿性介質(zhì)中利用綠電過剩能電解水被認(rèn)為是生產(chǎn)高純度氫氣的理想綠色方案，對(duì)氫燃料電池發(fā)展和普及具有重要推動(dòng)作用。然而，構(gòu)建適用于工業(yè)大電流、高性能電極材料仍是電解堿水制氫領(lǐng)域的技術(shù)難題。近年來，盡管在高性能電催化電極材料領(lǐng)域有一定突破，但是報(bào)道的非貴金屬催化劑的電催化活性仍低于標(biāo)桿貴金屬電極。同時(shí)，析氫鉑基貴金屬電催化劑在地球上的儲(chǔ)量較低，無法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。因此，迫切需要研制低成本、高效能的電催化材料來實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)高純氫氣，為我國(guó)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供助力。

　　針對(duì)以上問題，陳光良教授團(tuán)隊(duì)采用等離子體輔助一步水熱法制備了一種新型高效析氫（HER）電催化劑-纖維狀Rh2O3-NiWO4納米薄膜。該方法首先用空氣介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體對(duì)清洗后的泡沫鎳進(jìn)行了改性（PNF），提供了豐富的反應(yīng)中心和加強(qiáng)了PNF與催化劑之間的結(jié)合強(qiáng)度。然后，用一步水熱法合成了兩相異質(zhì)結(jié)構(gòu)的Rh2O3-NiWO4，由于催化劑在異質(zhì)結(jié)構(gòu)上暴露了豐富的活性中心，因此具有具有優(yōu)秀的HER活性，在1.0M KOH中，電流密度為10 (J10)和1000 (J1000) mA cm?2時(shí)的過載電勢(shì)分別只需要19 mV和293 mV，催化劑的塔菲爾斜率僅為(18 mV dec?1)，電催化活性遠(yuǎn)超標(biāo)桿鉑基電極材料。同時(shí)，制備的Rh2O3-NiWO4表現(xiàn)出超穩(wěn)定的HER性能，續(xù)航100 h時(shí)后電流密度(J100)僅下降7.69%。理論計(jì)算結(jié)果表明：Rh2O3-NiWO4兩相異質(zhì)結(jié)構(gòu)在費(fèi)米能級(jí)附近具有較高的電子態(tài)密度和較低的吉普斯自由能（ΔGH*），表現(xiàn)出較好的HER性能。這項(xiàng)工作為開發(fā)高性能、低成本的過渡金屬氧化物基電催化電極材料提供了一種新方法新技術(shù)，具有較強(qiáng)的普適性。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.060

　　通訊員：張群