富含氧空位的SnO2/NiO n–p异质界面用于高效氧演化反应催化

《Nanoscale》：Oxygen vacancy-enriched SnO2/NiO n–p heterointerfaces for high-efficiency oxygen evolution reaction catalysis

氧析出反应催化剂设计；通过电纺-煅烧法制备SnO?/NiO异质空心纳米管，利用氧空位富集和n-p异质结界面调控，实现200 mV低过电位及90小时高稳定性。

　　

通过利用可再生能源发电进行水分解以高效生成“绿色”氢气面临着诸多挑战，其中最显著的问题是催化剂性能的逐渐下降，以及在工业应用所需的高电流条件下，由于质量传输效率低下而产生的严重限制。为了克服这些难题，我们采用了一种结构精良、富含氧空位的SnO?/NiO n–p中空纳米管异质结构（简称SnO?/NiO HNTs），这种结构是通过简单的静电纺丝和后续煅烧处理实现的。这种创新性的界面设计基于中空纳米纤维结构，有助于形成具有优异催化性能的体系，具备双重功能优势：（1）电子特性经过优化的富氧表面，能够精确调控氧中间体的吸附能；（2）精心设计的三维（3D）多孔框架由一维（1D）纳米纤维组成，有利于快速释放气泡并促进电解质的有效渗透。这种和谐的架构协同作用使得SnO?/NiO HNT电极在电流密度为10 mA cm?2时，实现了低至200 mV的氧演化反应（OER）过电势，并且能够保持超过90小时的稳定运行。原位拉曼光谱分析表明，n–p异质结的巧妙构建不仅显著促进了NiO表面的重构，生成了具有活性的NiOOH物种，还大幅降低了OER过程中含氧中间体的形成能垒，从而显著提升了反应的整体催化效率。这种基于n–p异质结的界面工程策略为克服高速率气体演化电催化中的质量传输限制提供了通用的设计范例。