NiFeLDH@NiCoHPi异质结构增强羟基吸附能力提升阴离子交换膜电解水析氧性能

《International Journal of Hydrogen Energy》：Enhanced hyroxyl adsorption capacity of NiFeLDH@NiCoHPi boosts water oxidation in anionic exchange membrane water electrolysis

本文报道了一种通过电沉积法制备的NiFeLDH@NiCoHPi层状异质结构催化剂，其富含缺陷的晶格结构显著提升了羟基吸附能力，在析氧反应（OER）中仅需264 mV过电位即可驱动20 mA cm?2电流密度，并在阴离子交换膜水电解（AEMWE）体系中实现1.62 V低电压下1 A cm?2的高效稳定产氢，为可再生能源转换技术提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过电沉积法构建了具有高度无序晶格结构的NiFeLDH@NiCoHPi层叠异质结构，其丰富的缺陷表面显著增强了羟基吸附能力，大幅提升了水氧化反应动力学。

Experimental section

所需材料：六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O, 99.999%）、九水合硝酸铁（Fe(NO₃)₃·9H₂O, 98%）、六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O, 98%）、次磷酸钠一水合物（NaH₂PO₂·H₂O, 99%）、Nafion全氟化树脂溶液（5 wt% 水醇混合液）、氢氧化钾颗粒（KOH）、二氧化钌（RuO₂, 99.9%）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF, 99.8%）及盐酸（HCl）。

Results and discussion

如图1a所示，NiFeLDH@NiCoHPi催化结构通过两步法构建：先在镍泡沫基底上生长NiFe-LDH纳米片，再电沉积NiCoHPi层。通过X射线衍射（XRD）技术对三种材料的物相进行表征，结果显示异质结构成功形成，且NiCoHPi层的引入有效增加了表面缺陷密度。

Conclusions

本研究采用电沉积策略构建了NiFeLDH@NiCoHPi层叠异质结构，该催化剂在析氧反应中表现出卓越活性，仅需264 mV过电位即可驱动20 mA cm^?2电流密度，并在1.57 V低电压下实现1 A cm^?2的高电流输出。NiFeLDH与NiCoHPi纳米片的协同作用为设计高效非贵金属电解水催化剂提供了新思路。