双金属氯化物原位刻蚀合成珊瑚状多孔Cr-Ni3 S2 @Fex Sy /NIF异质结催化剂实现高效析氧反应

为解决工业电解水制氢中阳极析氧反应(OER)材料的高能耗制备瓶颈，研究人员创新性地提出室温双金属离子(NaCl-CrCl3 )动态刻蚀策略，一步构建铬掺杂镍铁氢氧化物前驱体，经低温硫化获得珊瑚状三维多孔Cr-Ni3 S2 @Fex Sy /NIF催化剂。该材料在1 M KOH中展现创纪录的低过电位(236 mV@10 mA cm?2 )和超长稳定性(100 h@150 mA cm?2 )，其超亲水/超疏气表面特性与电子协同效应为工业级高效电解催化剂设计提供新范式。

　　

随着全球对化石燃料需求的激增及其燃烧导致的严重空气污染，清洁能源的开发成为当务之急。氢能因其清洁高效的特性被视为未来最具潜力的能源载体，但电解水制氢过程中阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学严重制约了产氢效率。目前商业系统主要依赖贵金属氧化物（如RuO₂
和IrO₂
）作为阳极催化剂，但其稀缺性和高成本限制了工业应用。过渡金属化合物虽具成本优势，却面临相分离和电子结构调控的挑战。针对这一难题，西北师范大学的研究团队在《Fuel》发表了一项突破性研究，通过创新性的双金属氯化物刻蚀与低温硫化策略，成功制备出兼具高活性和工业级稳定性的OER催化剂。

研究采用两步法关键技术：首先利用NaCl-CrCl₃
溶液对镍铁泡沫(NIF)进行12小时室温动态刻蚀，构建铬掺杂前驱体；随后通过低温硫化处理形成珊瑚状Cr-Ni₃
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/NIF异质结。材料表征显示该催化剂具有三维分级多孔结构，X射线光电子能谱(XPS)证实Cr掺杂诱导了Ni/Fe向Cr的电子转移，优化了活性位点的电子构型。

Characterizations of NIF(Na,Cr)-S
通过扫描电镜(SEM)观察到独特的纳米珊瑚结构，其超高比表面积显著增加了活性位点暴露。接触角测试证实材料具有超亲水(接触角≈0°)和超疏气特性，有效促进电解液渗透和气泡脱附。电化学测试显示，在1 M KOH中仅需236 mV过电位即可达到10 mA cm^?2
的电流密度，塔菲尔斜率低至41.3 mV dec^?1
，表明其优异的反应动力学。

Conclusions
该催化剂在150 mA cm^?2
高电流下连续运行100小时未出现明显衰减，X射线衍射(XRD)证实其结构稳定性源于Cr掺杂抑制的金属溶解。密度泛函理论(DFT)计算揭示Cr-Ni₃
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界面处存在电子重排，降低了OER决速步(*O→*OOH)的能垒。

这项研究的意义在于：首次将双金属刻蚀与低温硫化结合，突破了传统高温制备的能耗限制；提出的超亲水/超疏气表面设计原则为催化界面工程提供新思路；Cr-Ni₃
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异质结的工业级稳定性验证了其实际应用潜力。Yu Zhang等作者的工作为开发高效、低成本电解水催化剂确立了可规模化的制备路径，对推动氢能产业化具有重要价值。