钴掺杂NiFe2O4/NiTe2纳米块电催化剂在碱性和海水环境中实现高效析氧反应

为解决贵金属催化剂成本高、稳定性差的问题，研究人员通过钴掺杂和界面工程策略，开发了三维多孔Co-NiFe2O4/NiTe2纳米块电催化剂。该催化剂在1 M KOH和碱性海水中仅需225 mV和245 mV过电位即可实现10 mA cm?2的析氧反应（OER）活性，并保持500小时稳定性，为大规模制氢提供了低成本高效解决方案。

　　

随着全球对清洁能源需求的增长，氢能因其零碳排放特性成为焦点。然而，电解水制氢的核心瓶颈——析氧反应（OER）存在动力学缓慢、过电位高等问题。传统贵金属催化剂（如IrO₂）虽高效但成本昂贵，而海水电解中氯离子腐蚀和杂质沉积进一步加剧挑战。针对这些难题，中国吉林某研究团队在《Materials Today Chemistry》发表研究，通过创新设计钴掺杂NiFe₂O₄/NiTe₂纳米块电催化剂，实现了淡水和海水环境中的高效稳定产氧。

研究采用水热法和电沉积技术构建三维多孔结构，结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和密度泛函理论（DFT）计算进行表征。通过调控钴掺杂浓度和NiFe₂O₄/NiTe₂界面相互作用，优化电子传输路径与活性位点暴露。

Synthesis and characterizations of the pre-catalysts
通过分步水热-电沉积法在泡沫镍（NF）基底上生长Co-NiFe₂O₄/NiTe₂。SEM显示钴掺杂后纳米块表面粗糙度显著增加，比表面积提升3.7倍，XPS证实钴的引入导致Ni/Fe价态偏移，优化了电子结构。

Conclusions
该催化剂在1 M KOH中仅需225 mV过电位即可达到10 mA cm^?2电流密度，优于商用IrO₂（300 mV）。在模拟海水和碱性海水中分别保持500小时稳定性，DFT揭示钴掺杂降低了*OOH中间体吸附能（0.87 eV→0.62 eV），加速反应动力学。

这项研究通过原子掺杂与异质结协同策略，突破了非贵金属催化剂在复杂环境中的活性-稳定性权衡难题。其设计的双电极系统在1.58 V低电压下实现稳定产氢，为海洋资源制氢产业化提供了新思路，推动氢能经济向低成本、可持续方向发展。