二维NiCo-MXene纳米片上分级微纳三维金属硒化物双功能电催化剂实现高效海水电解与肼降解

本文报道了一种在二维NiCo-MXene（MS@NCT）纳米片上构筑绣球花状三相金属硒化物分级结构的双功能电催化剂，通过简易电化学法制备，在碱性环境（1.0 M KOH）中展现卓越的三功能电催化活性：HER（52 mV@-10 mA cm?2）、OER（170 mV@10 mA cm?2）及HzOR（87 mV@10 mA cm?2）。该材料在海水电解中保持优异性能（OWS仅需1.48 V@10 mA cm?2），同时实现肼污染降解与低能耗制氢，DFT研究揭示FeSe@NCT界面电荷重构和d带调控协同提升催化效率。

　　

亮点

本研究通过两步电化学法在二维NiCo-MXene（NCT）基底上构建了绣球花状镍/钴/铁三元金属硒化物（MS@NCT）分级结构。这种精巧的"微纳双层次"设计赋予材料三功能电催化特性，在碱性淡水和海水体系中均展现出突破性性能：HER过电位低至52 mV（-10 mA cm^?2），OWS分解电压仅1.48 V，更在含0.5 M肼的海水中实现87 mV@10 mA cm^?2的超低制氢电压。

材料表征

X射线衍射（XRD）分析显示（图2a），NCT复合材料中镍钴合金的（111）、（200）晶面与MXene特征峰（5.6°）共存。金属硒化物（MS）的XRD谱呈现NiSe₂（立方相）、CoSe₂（正交相）和FeSe（六方相）三相共存特征，这种多晶相界面为电荷转移提供了高速公路。扫描电镜（SEM）图像生动展示了MXene纳米片表面生长的三维绣球花状结构（图2b），其分级孔隙体系极大提升了活性位点暴露度。

结论

MS@NCT电催化剂通过界面电子工程实现了三重突破：①MXene载体优化了NiCo/FeSe界面的氢吸附自由能（ΔG_H*）；②d带中心调控平衡了反应中间体的吸附-脱附过程；③三维分级结构促进N₂气泡快速释放，使HzOR效率提升3倍。这项工作为设计"海水制氢-污染物降解"联用系统提供了新材料范式。