电化学水分解制氢是一种为可持续社会的未来发展生产绿色氢气的一种极有效的途径。然而，缓慢的阴极HER和阳极OER使得电解水装置需要很大的电池电压，从而大大限制了其在实际应用中的效率。贵金属基电催化剂包括Pt/C和RuO2/IrO2分别被认为是提高HER和OER的有效电催化剂。然而，由于来源的有限和稀缺性，阻碍了其大规模商业化。

近日，韩国全北国立大学Joong Hee Lee报道了通过有效的合成工艺，将CuNi@Ni核@壳纳米颗粒与氧、氮杂原子双配位（CuNi@Ni(ON) NPs），并均匀组装在3D多孔碳纳米管-石墨烯（CNTs-Gr）上，设计了一种独特的纳米杂化材料（CuNi@Ni(ON)/CNTs-Gr）。

文章要点

1）研究发现，CuNi@Ni(ON)/CNTs-Gr对HER和OER的双功能催化活性与表面电子结构的变化、电活性中心的类型/数量和电荷电导率的变化一致。此外，三维多孔、高电导率的CNTs-Gr基质促进了活性物质的稳定，改善了异质电荷转移，加速了传质，从而提高了催化性能。

2）实验结果显示，电子性质和电导率可调的CuNi@Ni(ON)/CNTs-Gr材料对反应物具有良好的吸附能，在1.0 M KOH中表现出显著的HER和OER双功能催化活性。当用于HER和OER时，分别只需要42.1和410 mV的小过电位，即可获得10和100 mA cm^-2的电流响应。采用CuNi@Ni(ON)/CNTs-Gr电极的电解水装置在10 mA cm^-2时的电压为1.51 V，具有25 h的优异稳定性，超过了商用Pt/C//RuO₂体系的性能。

这些研究结果表明，CuNi@Ni(ON)/CNTsGr是一种高效、非贵金属基的高效水分解制氢电催化剂。

参考文献

T ran DT , Hoa VH, Prabhakaran S, Do Hwan K, Kim NH, Lee JH, Activated CuNi@Ni Core@shell Structures via Oxygen and Nitrogen Dual Coordination Assembled on 3D CNTs-Graphene Hybrid for High-performance Water Splitting, Applied Catalysis B: Environmental (2021)

DOI：10.1016/j.apcatb.2021.120263

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120263