合理设计利用非贵金属促进H₂、O₂和H₂O之间相互转化的多功能催化剂是目前研究的热点。通过调节其组成、结构和尺寸，双金属纳米粒子的电子、结构和催化性能高度可调，已经引起了人们的广泛关注。

有鉴于此，德克萨斯大学埃尔帕索分校的Juan C. Noveron、Sreeprasad T. Sreenivasan、Luis Echegoyen和Alain Rafael Puente Santiago等人，报道了被限域在sp²碳骨架内的双金属镍铜(NiCu)合金纳米颗粒的合成，该纳米颗粒对析氢(HER)、氧还原 (ORR)和析氧(OER)反应具有三功能催化性能。

本文要点

1）从实验和理论上看，镍钴纳米合金的电催化性能与纳米颗粒表面双金属晶格的成分依赖性局部结构畸变有关。

2）研究表明，催化剂的d带的下移，从而调节了中间催化物种的结合能。XPS分析显示，与其他双金属体系相比，Ni_0.25Cu_0.75/C纳米颗粒的Ni 2p_3/2带的结合能移动了约3倍，这与观察到的高电催化活性相关。

3）双金属Ni_0.25Cu_0.75/C催化剂超过了RuO₂基准催化剂的OER性能，Ni_0.25Cu_0.75/C催化剂的起始电势为1.44 V（vs RHE），在10 mA·cm^-2的条件下过电位为400 mV（vs RHE）。而且双金属Ni_0.25Cu_0.75/C催化剂对OER/ORR/HER的电化学长期稳定性超过了商业RuO₂和Pt催化剂，并且在20000秒后至少保持90%的初始电流。

总之，该工作揭示了具有多功能电催化性能的非贵金属双金属纳米结构的结构-功能关系，对高性能电催化剂的设计制备具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Md Ariful Ahsan et al. Tuning of tri-functional NiCu bimetallic nanoparticles confined in a porous carbon network with surface composition and local structural distortions for the electrocatalytic oxygen reduction, oxygen and hydrogen evolution reactions. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c06960

https://doi.org/10.1021/jacs.0c06960