三维核壳结构CuO@Ni纳米阵列的一步电沉积合成及其高效碱性析氢反应性能研究

本综述系统探讨了通过一步电沉积法在泡沫铜基底上构建三维核壳结构CuO@Ni纳米阵列的创新策略。研究证实该催化剂在碱性条件（6 M KOH）下展现卓越的析氢反应（HER）性能：100 mA cm?2电流密度下过电位仅189 mV，塔菲尔斜率低至43.15 mV dec?1，且具备100小时持续稳定性。该工作为开发非贵金属电催化剂提供了可规模化应用的合成路径，对推动绿色制氢技术产业化具有重要意义。

　　

Structural and compositional characterization

在典型实验中，采用电沉积法制备CuO@Ni催化剂，合成流程如图1a所示。通过扫描电子显微镜（SEM）对样品形貌进行表征，图S1显示CuO纳米棒在泡沫铜（CF）表面均匀垂直生长，形成致密的三维结构并显著增加活性面积。从图S2可观察到Ni/CF中的镍层覆盖在基底表面，而CuO@Ni样品则呈现出独特的核壳纳米阵列形态——镍层像"纳米铠甲"般包裹在CuO纳米棒外围，形成具有高比表面积的分级结构。

Conclusion

在导电基底泡沫铜上构建的3D核壳纳米阵列结构CuO@Ni催化剂实现了高效析氢反应（HER）。首先以泡沫铜同时作为铜源和基底制备CuO纳米棒阵列，随后通过室温一步阴极电沉积法在阵列表面负载金属镍层，成功获得CuO@Ni催化剂。实验结果表明，所制备催化剂在6 M KOH中表现出卓越的HER性能：在100 mA cm^?2电流密度下过电位仅189 mV，塔菲尔斜率为43 mV dec^?1，并具备长达100小时的运行稳定性。该研究为开发高性能非贵金属电催化剂提供了新思路。