蜂窝状纳米片中构建多通道电子高速公路：提升水裂解双功能电催化性能的新策略

《Fuel》：Constructing multi-channel electron highway in honeycomb nanosheets: a strategy for enhanced bifunctional electrocatalysis in water splitting

本文报道了通过两步水热法在泡沫镍基底上成功合成NF@Ni9S8/CoMo2S4蜂窝状多孔纳米片电催化剂。该催化剂在析氧反应（OER）和析氢反应（HER）中表现出优异的活性和稳定性，其性能提升源于独特的多孔结构提供的多通道电子传输路径以及硫化调控的Co、Mo间电子相互作用，为高效双功能电催化剂的设计提供了新思路。

　　

Section snippets

Materials and chemicals

所有化学品包括硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O, 98.5%）、钼酸钠（Na₂MoO₄·2H₂O, 99%）、硫脲（CH₄N₂S, 99%）、氟化铵（NH₄F, 96%）、尿素（CH₄N₂O, 99%）、氢氧化钾（KOH, 85%）、丙酮（CH₃COCH₃, AR）、乙醇（C₂H₅OH, AR）、盐酸（HCl, 36%）均购自国药集团化学试剂有限公司，未经进一步纯化直接使用。泡沫镍购自苏州赛恩诺科技有限公司。所有溶液均使用超纯水配制。

Design and synthesis of NF@Ni₉S₈/CoMo₂S₄

图1a展示了NF@Ni₉S₈/CoMo₂S₄蜂窝状多孔纳米片结构电催化剂的合成过程。首先，通过水热合成结合退火制备了NF@CoMoO₃前驱体。随后，以硫脲作为硫源，通过水热反应进行阴离子交换，成功制备了NF@Ni₉S₈/CoMo₂S₄蜂窝状多孔纳米片。在水热体系中，硫脲不仅提供硫源，还参与了CoMoO₃的硫化过程，同时部分镍从泡沫镍基底中溶出并参与反应，最终形成了Ni₉S₈与CoMo₂S₄的复合结构。这种独特的合成路径如同精心设计的分子建筑，一步步构筑起了高效催化的舞台。

Conclusions

本工作采用简单的两步水热法，在NF基底上制备了NF@Ni₉S₈/CoMo₂S₄蜂窝状多孔纳米片双功能电催化剂。得益于其多组分协同效应、Co与Mo之间的电子结构调控以及独特的蜂窝状结构，该催化剂提供了丰富的活性位点、多通道电子传输路径、快速的反应动力学、高导电性、超亲水/超疏水表面特性。这些优势共同作用，使其在碱性介质中展现出卓越的双功能电催化性能和稳定性，为可持续氢经济的发展提供了有前景的材料解决方案。