钒掺杂镍钼硒化物(V-NiMoSex)的硒化激活策略：高效稳定电解水催化剂的设计与性能突破

本研究针对电解水催化剂成本高、稳定性差的问题，通过水热-硒化法构建了钒掺杂镍钼硒化物(V-NiMoSex)异质结构。该催化剂在10 mA cm?2电流密度下HER过电位仅37 mV，OER过电位131 mV，全水解电压低至1.54 V，且连续运行320小时性能无衰减，为设计非贵金属电解水催化剂提供了新思路。

　　

在全球能源转型的背景下，氢能因其零碳排放特性成为替代化石燃料的理想选择。然而，电解水制氢技术仍面临关键瓶颈——现有贵金属催化剂（如Pt/C、RuO₂）成本高昂，而过渡金属催化剂又存在活性低、稳定性差等问题。特别是传统镍钼基催化剂在碱性介质中电荷传输能力弱、活性位点不足，严重制约其大规模应用。针对这一挑战，云南大学的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表最新成果，通过创新性的钒掺杂和硒化策略，开发出具有突破性性能的V-NiMoSe_x纳米棒阵列催化剂。

研究采用水热合成结合硒化处理的两步法，通过电化学测试（iR校正至90%）、X射线衍射和电子结构分析等技术手段。关键创新在于利用钒离子诱导晶格膨胀，调控d带中心上移，同时硒化过程构建多金属协同界面。

研究结果

1. 材料特性：钒掺杂使NiMoSe_x晶格间距扩大0.21 ?，通过XPS证实d带中心上移0.3 eV，显著优化氢吸附自由能（ΔG_H*）。
2. HER性能：在1 M KOH中，10 mA cm^?2电流密度下过电位仅37.8 mV，Tafel斜率40.2 mV dec^?1，优于商用Pt/C催化剂。
3. OER性能：相同条件下过电位131 mV，比未掺杂样品降低58%。
4. 全水解效能：作为双功能电极时，1.54 V电压即可驱动100 mA cm^?2电流密度，且连续运行220小时衰减<2%。

结论与意义
该研究通过钒掺杂和界面耦合的协同效应，实现了三重突破：（1）电子结构调控使d带中心上移，优化反应中间体吸附；（2）硒化形成的多金属界面加速电荷传输，TOF值提升3.6倍；（3）纳米棒阵列结构暴露更多活性位点并增强机械稳定性。这种"一石三鸟"的设计策略为开发高效、廉价的电解水催化剂提供了新范式，其1.54 V的低工作电压已接近工业应用门槛，对推动绿氢规模化生产具有重要实践价值。研究还揭示了多金属硒化物中晶格应变与催化活性的构效关系，为后续催化剂设计提供了理论指导。