界面电子耦合工程驱动的Ni(OH)x/Mo-Ni3S2纳米片异质结构用于高效碱性析氢反应

本文报道了一种在泡沫镍上构建的Ni(OH)x/Mo-Ni3S2异质结构电催化剂，通过界面电子耦合工程显著优化水分子的吸附与解离能垒及氢吸附自由能，在碱性析氢反应（HER）中表现出超越商业Pt/C的催化活性（η10=33 mV）和长达300小时的稳定性，为设计高性能非贵金属电催化剂提供了新策略。

　　

Highlight

Experimental section

Chemical reagents.

关键化学试剂包括六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）、氟化铵（NH₄F）、尿素（CO(NH₂)₂）、钼酸钠（Na₂MoO₄）、乙醇、商业铂碳催化剂（20 wt% Pt/C）及泡沫镍（NF），均购自阿拉丁试剂公司。2-巯基乙醇（β-ME）和Nafion溶液采购自Sigma-Aldrich公司。所有试剂均直接使用未经纯化处理。

Preparation of Mo-Ni(OH)₂/NF.

首先将4 mmol NH₄F、10 mmol尿素、2 mmol Ni(NO₃)₂·6H₂O与0.07 mmol Na₂MoO₄·2H₂O溶于40 mL去离子水中，搅拌30分钟形成均匀溶液。随后将预处理过的泡沫镍（2×4 cm）浸入溶液，转移至50 mL高压反应釜中，120°C反应6小时。冷却后用水和乙醇交替冲洗样品，60°C真空干燥12小时，获得生长在泡沫镍上的钼掺杂氢氧化镍纳米片材料（记为Mo-Ni(OH)₂/NF）。

Morphology and structure Characterizations

采用水热法结合电化学活化策略制备Ni(OH)_x/Mo-Ni₃S₂/NF样品。首先通过水热法在泡沫镍上合成垂直排列的钼掺杂Ni(OH)₂纳米片（Mo-Ni(OH)₂/NF，参见附图S1-S2）。随后通过阴极电化学活化（电位分别设定为-1.6 V、-1.45 V和-1.3 V vs. Hg/HgO，持续12小时）处理Mo-Ni₃S₂/NF前体，最终获得不同活化程度的Ni(OH)_x/Mo-Ni₃S₂异质结构样品。

Conclusions

综上所述，本研究成功通过水热法与电化学活化技术构建了一种新型自支撑Ni(OH)_x/Mo-Ni₃S₂/NF纳米片异质结构。该电催化剂在1 M KOH电解液中表现出卓越的析氢反应（HER）性能，仅需33 mV过电位即可达到10 mA cm^?2的电流密度，并在130 mA cm^?2高电流密度下稳定运行300小时。结合实验表征与理论计算表明，异质界面间的强电子相互作用显著增强了材料导电性，优化了水分子与氢中间体的吸附行为，从而大幅提升碱性HER本征活性。