开发低成本、高效、可持续的析氢反应电催化剂是实现氢经济的关键。低成本、高效率的Ni₃N电催化剂在取代铂基(Pt)电催化剂方面显示出巨大的潜力。然而，Ni₃N电催化剂的实际应用面临的挑战是其稳定性很低，特别是在碱性溶液中。

有鉴于此，上海电力学院姚伟峰教授和Qiang Wu等人，开发了一种新的Ni₃N改性技术，利用包含无定形钴物种的碳层来修饰Ni₃N，形成(Co-C)/Ni₃N核/壳复合材料，该复合催化剂在碱性溶液中对于HER表现出优异的稳定性。

本文要点

1）将乙二胺四乙酸（EDTA）络合的非晶态钴负载到Ni₃N上以形成碳层复合催化剂（Co-C）/Ni₃N作为活性HER电催化剂。

2）首次证明可以将含钴的碳层装载到金属氮化物的表面上。Ni₃N上具有EDTA复合Co的碳层可保护其免受碱性电解质的氧化。碳层表面的无定形钴通过Ni₃N纳米粒子与无定形钴的协同作用提高了Ni₃N的电导率和催化活性。

3）结果表明，碳层和非晶态钴修饰的Ni₃N催化剂能够在10 mA cm^–2的电流密度下实现75 mV的过电位，这与商业Pt/C催化剂的过电位61 mV非常接近。(Co-C)/Ni₃N电催化剂(0.7 mol %)在1.0 M KOH溶液中也表现出良好的耐久性。经过5000次电化学扫描循环后，(Co-C)/Ni₃N的活性损失不大。

总之，该工作为开发在碱性条件下电催化制氢的高效，可持续的非贵金属电催化剂提供了一种实用的方法。

参考文献：

Jie Sun et al. Modification of Ni3N with a Cobalt-Doped Carbon Shell for High-Performance Hydrogen Evolution in Alkaline Media. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c04127

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c04127