将FeNi3纳米颗粒封装在由木材衍生、掺氮的碳纳米管（CNTs）阵列中，用于高效且稳定的阳极电解（AEM）海水分解过程

《Advanced Materials》：Tip-Encapsulated FeNi3 in Wood-Derived N-Doped CNTs Arrays for Efficient and Stable AEM Seawater Electrolysis

绿氢制备中新型双功能电催化剂FeNi3-NCNTs@DWC通过tip效应诱导的电子金属-支持体相互作用，优化界面电子配置并降低反应势垒，在海水电解中实现1.88V电压和2000小时超长寿命，兼具98%电解效率与19.6%的太阳能制氢效率。

　　

摘要

尽管阴离子交换膜海水电解（AEMSE）是一种有前景的绿色氢气生成技术，但其工业化应用仍受到缺乏高效且耐用的双功能电催化剂的阻碍。本文报道了一种创新电催化剂，该催化剂由FeNi₃合金纳米颗粒封装在氮掺杂碳纳米管阵列中，并原位生长在脱木质素后的木炭上（FeNi₃-NCNTs@DWC），结合了尖端效应诱导的电子-金属-载体相互作用（EMSI）与木质碳的结构优势。理论和实验研究表明，FeNi₃合金与NCNTs@DWC之间的强EMSI优化了界面电子分布，降低了反应势垒，从而提高了催化活性和稳定性。值得注意的是，由尖端效应和Ni(Fe)OOH物种形成的双重Cl^?排斥层能够抑制Cl^?的通过，同时选择性吸附OH^?。当该催化剂应用于AEMSE电池时，表现出优异的工业性能：在碱性自然海水中，电池电压可达1.88 V（电流密度为2.0 A cm^?2），使用寿命超过2000小时（衰减率<0.0188 mV h^?1）。相应的电解效率为98%，能量消耗为49.4 kWh kg^?1 H₂，太阳能到氢气的转化效率（STH）达到了19.6%。这种策略通过将尖端效应与木质碳基结构工程相结合，使AEMSE技术更接近实际应用，实现了高活性、高选择性和长期运行稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。