聚苯胺基碲化锌纳米杂化材料的水热法制备及其高效析氧反应性能研究

为解决传统贵金属催化剂成本高、储量少的问题，研究人员通过水热法成功制备了ZnTe/PANI纳米杂化材料，用于高效析氧反应(OER)。该催化剂在1M KOH电解液中表现出优异的性能：过电位仅237 mV，塔菲尔斜率低至35 mV dec?1，并具有30小时稳定性。其协同效应和丰富活性位点为可持续能源转换提供了新思路。

　　

随着化石燃料枯竭和环境污染加剧，开发高效清洁能源技术成为全球焦点。氢能因其能量密度高（122 kJ g^?1）、零碳排放等优势被视为理想替代能源，但传统制氢工艺仍依赖化石燃料。电解水制氢技术中，析氧反应(OER)因其缓慢的四电子转移过程成为瓶颈，亟需开发高效稳定的非贵金属催化剂。

Princess Nourah bint Abdulrahman University的研究团队创新性地采用水热法制备了聚苯胺(PANI)基碲化锌(ZnTe)纳米杂化材料。该研究通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术证实材料具有独特的异质结构，电化学测试显示其在1M KOH电解液中仅需237 mV过电位即可实现10 mA cm^?2的电流密度，塔菲尔斜率低至35 mV dec^?1，并能在0.75 V电位下稳定工作30小时。相关成果发表于《Journal of the Indian Chemical Society》。

研究团队主要运用了水热合成、X射线衍射结构分析、扫描电子显微镜形貌表征、X射线光电子能谱成分分析以及线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)等电化学性能测试技术。

物理研究结果
XRD显示ZnTe/PANI在25.2°(PANI)和25.5°(ZnTe)出现特征峰，SEM观察到纳米片交织形成的多孔结构，比表面积达89 m² g^?1。XPS证实Zn²⁺和Te^2?的化学态以及PANI中氨基与ZnTe的强相互作用。

电化学性能
LSV测试显示ZnTe/PANI的起始电位较纯ZnTe负移120 mV，电荷转移电阻(R_ct)降低至12 Ω，表明PANI显著提升了导电性。3000次循环后活性仅衰减4.2%，优于多数报道的过渡金属催化剂。

结论与意义
该研究通过构建ZnTe/PANI异质结构，解决了单一ZnTe导电性差、结构不稳定的问题。PANI的引入不仅提供大量氨基活性位点，还通过协同效应优化了电子结构，使OER过电位比NiFe-CoTe(321 mV)降低84 mV。这项工作为设计非贵金属OER催化剂提供了新范式，其经济性（成本仅为铂基催化剂1/50）和稳定性（>30 h）展现出工业化应用潜力，对推动绿氢产业发展具有重要意义。研究团队特别致谢King Khalid University（项目编号RGP.2/270/46）和Princess Nourah bint Abdulrahman University（项目编号PNURSP2025R17）的资助支持。