传统的酸性水电解大规模制氢往往需要使用贵金属催化剂作为阳极，以抵抗电化学氧化，尽管碱性电解可以提供更好的阳极保护，然而氢离子成为少数物种，进而导致缓慢的析氢反应（HER）动力学。
近日，清华大学深圳国际研究生院杨诚副研究员，上海交通大学邬剑波特聘研究员报道了通过独特的自限磁场驱动生长技术，设计了一种由Pt纳米岛共形修饰的Ni纳米刺阵列（Ni NTAs）分级结构，将其作为优良的HER催化剂，在碱性电解槽中实现了阴极表面附近的局部“拟酸性”环境。
文章要点
1）优化后的催化剂在电流密度为200 mA cm−2时的过电位仅为71 mV，碱催化活性优于目前所报道的电流密度大于100 mA cm−2的其他Pt基催化剂。其突出的催化性能得益于催化剂独特的几何和电子结构，这有利于增强氢离子的吸附和从电极上快速释放气泡。
2）理论研究结果表明，大面积NT结构可以增加针尖上的感应电场，从而增强针尖对氢离子的吸附（比光滑的NW表面高约8倍）。进一步优化这种NT结构的几何特性，并结合不同的元素，可以得到适用于各种应用的更先进的催化电极。
参考文献
A. Nairan, C. Liang, S. W. Chiang, Y. Wu, P. Zou, U. Khan, W. Liu, F. Kang, S. Guo, J. Wu and C. Yang, Proton Selective Adsorption on Pt-Ni Nano-thorn Array Electrodes for Superior Hydrogen Evolution Activity, Energy Environ. Sci., 2021
DOI: 10.1039/D1EE00106J
https://doi.org/10.1039/D1EE00106J
