不断增长的能源需求和不断恶化的生态问题刺激着研究人员对可再生能源和清洁能源的探索。使用可持续能源的电化学水分解是一种很有前途的生产清洁氢燃料的方法。目前，用于阳极氧析出反应（OER）的最高效电催化剂通常是RuO2和IrO2，而Pt基材料是用于阴极析氢反应（HER）的最有效的电催化剂。然而，这些贵金属的高成本和低储存丰度阻碍了它们的广泛应用。因此使用地球中储备丰度高的元素来开发具有高性能的廉价电催化剂用于电化学分解水的两个半反应显得尤为重要。由于OER和HER催化剂的pH范围不匹配，将OER和HER催化剂集成在一个电解槽中实现实际的全水分解仍然是十分具有挑战性的。因此，开发用于OER和HER的高性能双功能电催化剂是非常必要的。而且在全水分解过程中，设计制备具有分级多孔纳米结构的高可逆性水分解池至关重要。近日，韩国全北国立大学的Joong Hee Lee等人首次提出了一种制备具有高电活性位点、丰富的纳米孔网络和氧空位的分级三维镍锰氧化磷纳米板(NiMnOP NSs)催化剂的新策略，该催化剂具有优异的催化全水分解性能，在作为析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的催化剂时，分级的3D NiMnOP催化剂的过电位分别为195 mV和290 mV，电流密度为500 mA cm−2，而且具有长期耐久性。另外，由于两种催化活性位点具有相互转换的特性，NiMnOP催化剂的HER和OER性能具有很高的可逆性。利用该催化剂组装的NiMnOP||NiMnOP全水分解池在电池电压分别为1.51 V和1.72 V时产生的电流密度分别为10 mA cm−2和500 mA cm−2，优于最先进的Pt-C||RuO2催化剂组装成的全水分解池(电流密度为10 mA cm−2时需要∼1.53 V)。更重要的是，水分解池在电流密度为100 mA cm−2时，在水分解过程的两个半反应中均表现出优异的可逆性，因此可以极好地克服电化学稳定性的问题。
Jayaraman Balamurugan; Thanh Tuan Nguyen; Vanchiappan Aravindan; Nam Hoon Kim; Joong Hee Lee. Highly Reversible Water Splitting Cell Building from Hierarchical 3D Nickel Manganese Oxyphosphide Nanosheets. Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104432
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104432
