通过水热法制备的钙钛矿型复合材料（NiMnO?/PANI）是一种高效的氢演化反应（HER）电催化剂

《Materials Science in Semiconductor Processing》：Hydrothermally fabricated perovskite-type composite (NiMnO 3/PANI), an effective electrocatalyst for hydrogen evolution reaction (HER)

水热法制备的NiMnO3/PANI纳米复合材料在碱性电解质中表现出优异的析氢反应（HER）电催化性能，过电位低至-188 mV，塔菲尔斜率65 mV/dec，稳定性达50小时，其高比表面积（625 cm2）和导电聚合物增强的电子传输显著提升催化效率。

　　水的裂解技术近年来在能源领域中引起了广泛关注，因为它被认为是实现可持续能源发展的重要手段之一。水裂解过程中，水分子被分解为氢气（H?）和氧气（O?），这不仅可以为燃料电池提供清洁能源，还能有效应对全球能源短缺和环境污染问题。为了提高水裂解的效率，科学家们不断探索新的材料和技术，其中，电催化材料的研究尤为关键。理想的电催化材料应当具备高催化活性、良好的化学和机械稳定性，以及低成本等特性。在众多研究中，NiMnO?/PANI（镍锰氧化物/聚苯胺）纳米复合材料因其优异的性能而备受瞩目。

NiMnO?是一种具有钙钛矿结构的材料，其独特的晶体排列赋予了它出色的电子传输能力和结构稳定性。这种材料在电化学环境中表现出良好的耐久性，同时还能有效促进氢气的生成。然而，NiMnO?本身存在一些局限性，例如导电性不足以及比表面积有限，这在一定程度上影响了其在水裂解中的应用效果。为了解决这些问题，研究者们尝试将NiMnO?与导电性较高的聚合物结合，从而提升材料的整体性能。

聚苯胺（PANI）作为一种导电聚合物，因其结构简单、合成成本低、化学和环境稳定性强等优势，成为一种理想的复合材料成分。PANI在水裂解过程中能够显著提升催化活性，其独特的分子结构使得氢气中间体更容易吸附，从而加快反应速率。此外，PANI还具有较大的比表面积和较小的孔径，这有助于提高材料的反应效率和电子传输能力。通过将PANI与NiMnO?结合，可以形成一种具有双重优势的纳米复合材料，既保留了NiMnO?的结构稳定性和催化活性，又提升了材料的导电性和表面积，从而显著改善水裂解的整体效率。

在实验过程中，研究者们采用了水热法来合成NiMnO?/PANI纳米复合材料。这种方法能够有效控制材料的尺寸、形状以及结晶度，从而确保材料在电化学反应中具有良好的性能。合成后的纳米复合材料通过多种分析手段进行了表征，包括扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析（BET）和X射线衍射（XRD）。这些分析结果表明，NiMnO?/PANI纳米复合材料具有优异的微观结构和表面特性，能够有效促进氢气的生成。

在电化学性能测试中，研究者们使用了三电极体系，在1.0 M KOH碱性溶液中评估了NiMnO?/PANI纳米复合材料的性能。实验结果显示，该材料在10 mA/cm2的电流密度下表现出非常低的过电位（η）为-188 mV，这表明其具有出色的电催化效率。此外，该材料的比表面积（ECSA）达到了625 cm2，这进一步增强了其在水裂解中的应用潜力。实验还表明，该纳米复合材料在50小时的测试中表现出良好的耐久性，说明其在长期使用中具有稳定性。

通过进一步的分析，研究者们发现NiMnO?/PANI纳米复合材料的塔菲尔斜率（Tafel slope）仅为65 mV/dec，这表明其反应动力学更快，电催化效率更高。这一特性使得该材料在水裂解过程中表现出更高的催化活性，能够有效降低反应所需的过电位，提高整体的反应效率。此外，NiMnO?与PANI之间的协同作用不仅提高了材料的比表面积，还增强了其在电化学过程中的活性区域，从而进一步提升了催化性能。

为了进一步验证这一结论，研究者们参考了相关的文献资料。在已有研究中，一些类似的金属-聚合物复合材料已经被用于水裂解实验。例如，Mani B等人研究了NiCo?O?/PANI复合材料在水裂解中的应用，结果表明该材料在10 mA/cm2的电流密度下，过电位为0.24 V，塔菲尔斜率为62 mV/dec。而Rida Z等人研究了FeAlO?/PANI复合材料在水裂解中的表现，结果发现其在相同电流密度下，过电位为165 mV，塔菲尔斜率为62 mV/dec。这些研究结果表明，将金属氧化物与导电聚合物结合，能够有效提升材料的催化活性和电化学性能。

此外，Arun V等人还研究了CuO/TiO?复合材料在水裂解中的应用，并将其与PANI结合。实验结果显示，该材料在10 mA/cm2的电流密度下，过电位为536 mV，塔菲尔斜率为40 mV/dec。这一结果进一步证明了金属-聚合物复合材料在提升水裂解效率方面的潜力。而V. S. Sumi等人研究了Fe?O?/PANI复合材料在水裂解中的表现，发现其在相同电流密度下，过电位为110 mV，塔菲尔斜率为105 mV/dec。这些研究结果表明，NiMnO?/PANI纳米复合材料在水裂解中的表现优于其他类似的复合材料。

综上所述，NiMnO?/PANI纳米复合材料在水裂解过程中表现出优异的性能，包括低过电位、高塔菲尔斜率和良好的耐久性。这些特性使得该材料成为一种理想的电催化材料，能够有效提升水裂解的效率。通过水热法合成的NiMnO?/PANI纳米复合材料不仅具有良好的结构稳定性，还能有效促进氢气的生成。因此，该材料在未来的可持续能源发展中具有广阔的应用前景。