钨掺杂调控Ni(OH)2纳米片d带中心与镍/碳纳米纤维复合结构促进尿素电氧化及高效辅助产氢研究

本研究针对尿素氧化反应(UOR)替代析氧反应(OER)在节能产氢和环境修复中的需求，开发了钨掺杂氢氧化镍锚定镍碳纳米纤维(W-Ni(OH)2@Ni-CNFs)电催化剂。通过电纺丝-碳化-电沉积策略实现材料构建，实验表明钨掺杂诱导表面重构并调控电子结构，使催化剂在10 mA cm?2和300 mA cm?2电流密度下分别仅需1.351 V和1.547 V(vs RHE)电位，且尿素辅助电解槽在10 mA cm?2下仅需1.376 V电压，产氢速率较传统电解提升6.4倍，为节能制氢提供新方案。

　　

研究团队开发了一种锚定在镍/碳纳米纤维上的钨掺杂氢氧化镍材料（记为W-Ni(OH)₂@Ni-CNFs），采用协同的电纺丝-碳化-电沉积策略构建高性能尿素氧化反应(UOR)催化剂。系统表征表明，钨掺杂诱导镍氢氧化物的表面重构并调控其电子结构，共同实现电催化性能的显著提升。优化后的催化剂表现出卓越的UOR活性，在10 mA cm^?2和300 mA cm^?2电流密度下相对于可逆氢电极(RHE)仅需1.351 V和1.547 V的超低电位，性能优于多数基准催化剂。密度泛函理论(DFT)模拟阐明，钨掺杂策略性调节d带中心位置，强化关键中间体吸附并降低决速步反应能垒。此外，采用W-Ni(OH)₂@Ni-CNFs阳极与Pt/C阴极构建的尿素辅助水电解槽，在10 mA cm^?2下仅需1.376 V槽电压，其产氢(H₂)速率较传统碱性水电解提升6.4倍，凸显显著节能优势。