电催化海水制氢是一种低成本和清洁能源转换的有效途径。然而，由于缺乏具有高催化活性以及稳定的催化剂，极大阻碍了海水析氢反应（HER）的实际应用。
近日，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授报道了采用不饱和氮化工艺，成功合成了一种包覆在碳壳中的镍表面氮化物（Ni-Sn@C）。
文章要点
1）与传统的TMN或金属/金属氮化物异质结相比，在Ni-Sn@C上没有发现体氮化镍相。相反，Ni-Sn@C的主要化学成分是金属Ni，但具有独特的不饱和表面Ni-N键。因此，Ni-Sn@C催化剂不仅兼具金属镍和氮化镍的特性，而且在催化剂表面引起电荷重新分布，使其具有优异的耐腐蚀性和类Pt的海水裂解HER活性。
2）实验结果显示，Ni-Sn@C催化剂在23 mV（η10）的小过电位下的电流密度达到了10 mA cm−2，同时在碱性海水中，具有良好的HER稳定性。
3）研究人员利用先进的同步加速器光谱研究了Ni-Sn@C中不饱和Ni-N的成键和电荷重分布。同时，在同位素标记的电解质中，采用原位拉曼光谱研究了Ni-Sn@C的活性机制。研究发现，不饱和的Ni-Sn@C在高pH条件下促进了氢离子的生成，降低了整个反应的势垒，具有类Pt的行为。
4）研究人员组装了一种实用的双电极流动电解槽，当与水合肼氧化（HzOR）组合使用时，可以在0.7 V的电池电压下，以1 A cm−2的电流密度产生氢气。
参考文献
Huanyu Jin, et al, Stable and Highly Efficient Hydrogen Evolution from Seawater Enabled by an Unsaturated Nickel Surface Nitride, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202007508
https://doi.org/10.1002/adma.202007508
