二维NiFe-LDH/Mo(OS)x 纳米片协同促进电催化析氧反应

张 成

（上海理工大学 材料与化学学院，上海 200093）

电催化水分解生成氢气和氧气，为氢能、可充电金属-空气电池和燃料电池等能源供应领域提供了一种有前景的方案。然而，析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）动力学过程缓慢，极大地限制了水分解效率。因此，迫切需要高效的OER 电催化剂来降低反应能量壁垒。研究表明，氧化钇（IrO）和氧化钌（RuO）具有优异的OER 催化活性和稳定性，但是，Ir 和Ru 都为贵金属，稀缺并且成本高，极大地限制了它们在规模化开发中的应用。研究人员把目光放在了地球储量丰富的元素上，如过渡金属氢氧化物/氧化物和钼基硫化物/磷化物，这些材料在碱性溶液中表现出良好的OER 活性和稳定性。

过渡金属基层状双氢氧化物（layer double hydroxides,LDH），具有金属阳离子的可替代性、插层阴离子的可交换性、形态可控以及在碱性溶液中性能稳定等优点，作为OER 催化剂具有很大的发展前景。其中NiFe-LDH 具有较高的OER 催化性能，但是NiFe-LDH 的导电性较差，其OER 催化性能不能充分发挥。通过与其他纳米组分耦合、构建异质结构，或制备三元LDH 可提高NiFe-LDH 的OER 活性。Zhang 等在泡沫镍表面制备了异质结构NiFe-LDH@NiCoP，在10 mA/cm电流密度下，1 M KOH 水溶液中仅有220 mV 的OER 过电势，并在连续运行100 h 后表现出优异的稳定性。Yang等通过水热和电沉积的方法制备了一种新型CoFe-LDH 和NiFe-LDH 纳米片阵列，该纳米片阵列在电流密度为10 mA/cm下仅具有1.59 V 的电势，可用于全分解水。基于以MoS为代表的非铂产氢电催化剂，因其廉价和较高的性能引起了广泛的关注。MoS中催化反应发生的活性位点位于其片层结构的边缘。……