镍泡沫负载催化剂研究取得新进展

泡沫镍负载催化剂研究取得新进展

近日，安徽科技大学力学与光电物理学院光电系统与控制专业硕士生肖承志和2022级光电系统与控制专业硕士生洪同舟作为共同第一作者在《应用催化B：环境与能源》杂志上发表论文，探讨了泡沫镍负载纳米结构电催化剂的研究进展与前景。

泡沫镍基电催化材料设计示意图。图片由安徽科技大学提供

在目前商业化的水电解领域，铂、铱、钌等贵金属催化剂因其在析氢（HER）和析氧（OER）反应中具有较高的催化活性而被广泛应用。然而，其高昂的价格在很大程度上限制了催化剂在大规模应用中的可行性。这一挑战促使研究人员寻求经济实用的非贵金属催化剂，利用地壳中丰富的非贵金属元素资源，在保持或超越现有催化性能的同时降低成本。

“研究表明，包括过渡金属氧化物、硫化物、磷化物、层状双氢氧化物、硒化物和氮化物等多种非贵金属材料在OER和HER领域表现出良好的催化活性。但这些材料的过电位通常高于贵金属催化剂，提高其长期稳定性是研究的瓶颈。因此，开发成本低、效率高、活性优、长期稳定的新型电催化材料，对促进水分解技术的高效性和经济性具有重要的战略意义。”肖承志向《中国科学报》介绍。

开发高效、稳定、成本低廉的催化剂是水分解技术长期发展的核心，在泡沫镍基底上生长催化剂被认为是增强碱性环境下HER活性的有效途径。

本研究中，肖成志等综述了碱性条件下泡沫镍基电催化剂的最新研究进展，不仅概述了碱性HER反应机理并评价了电催化剂的性能指标，还强调了对其结构设计、电极制备工艺和催化性能的系统研究。涉及的泡沫镍基电催化剂材料包括硫化物、层状双氢氧化物、硒化物、磷化物、氮化物、氧化物和合金等。最后深入讨论了泡沫镍基电催化剂未来的发展挑战和前景。

洪同洲说：“本篇论文重点总结泡沫镍基电催化剂在结构设计、可控制成、性能优化、催化机理等方面的前沿成果，旨在助力高性能自支撑电极的选择与制备，加速水电解技术的商业化与规模化应用。”

审稿人认为，作者综述了泡沫镍基催化剂在结构设计、控制合成、性能优化和催化机理以及电解水制氢方面的最新进展。这项工作在水电解及相关领域具有很高的参考价值，对读者积累经验很有帮助。（来源：王敏，中国科学报）