三元NiCuMoOx电催化剂：突破碱性析氢反应活性-稳定性权衡

本文报道了一种通过电沉积制备的三元NiCuMoOx/碳纸（CP）复合电催化剂，用于碱性析氢反应（HER）。该催化剂巧妙结合了Ni-Mo的本征高活性和Ni-Cu的多孔结构优势，在半电池测试中表现出36 mV的低过电位和86 mV dec-1的塔菲尔斜率，并在高电流密度下展现出优异的传质性能和稳定性。研究凸显了三元复合材料在桥接工业电解槽活性与稳定性矛盾方面的关键作用。

　　

亮点

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  通过简单的电沉积法制备了具有增强传质性能的多孔NiCuMoO_x结构。
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  该催化剂展现了Mo的本征活性和Cu（或NiCu）多孔结构之间的协同效应。
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  NiCuMoO_x/碳纸（CP）电极在析氢反应（HER）中表现出36 mV的低过电位（在-10 mA cm^-2下）。
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  在半电池测试中，达到了-0.815 V_RHE的最低报道平均电位（在-0.4 A cm^-2下）。
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  优化的NiCuMoO_x/CP阴极在单电池测试中表现出合理的活性，电流密度达1.75 A cm^-2，且传质过电位极低。

结构表征

场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像（图1和图S1）揭示了NiMoO_x/CP、NiCuO_x/CP和NiCuMoO_x/CP电极的形貌随沉积参数的变化而发生显著改变。通过调整沉积电位和前驱体浓度对电极形貌进行了优化，如表S1和S2所总结。如图1和图S1所示，将沉积电位降低至-2.4和-2.6 V_SCE诱导了形貌从薄膜状结构向树枝状结构的转变。进一步的分析表明...

结论

本研究中开发的三元NiCuMoO_x/CP电催化剂通过整合形貌和电子效应，解决了二元镍基体系的关键局限性。其介于薄膜状和树枝状之间的中间结构，正如FESEM和晶体学分析所证实的那样，缓解了活性位点暴露过程中的团聚问题。降低的过电位和塔菲尔斜率凸显了钼在增强本征HER活性中的作用，而NiCuO_x/CP的树枝状结构...