氢气 (H₂) 被认为是替代化石燃料的清洁能源载体。水电解已成为可再生电力驱动时生产 H₂ 的可持续方式。由于储量丰富且低价格，Ni 基和 Fe 基材料在工业中通常分别用于碱性电解槽 (AEL) 中的水还原和氧化催化。然而，它仍然由于这些金属表面的吸收能量不合适，因此需要获得较大的过电位以实现良好的活性。因此，电催化过程的催化结构和活性机制仍有待进一步探索，特别是在大-规模产氢过程中。此外，在大电流密度(600-1000 mA cm^-2)和高浓度碱性电解质下开发出能满足工业需求的活性稳定的电催化剂仍然是人们高度期望的。

有鉴于此，厦门大学吴炳辉副教授等人，报告了一种晶相异质结构 Ni 催化剂，其面心立方相的内部骨架被六方密堆积 (hcp) 相的薄表面层覆盖。

本文要点

1）开发了一种简便的方法来制备三维Ni催化剂，在高电流密度和高浓度碱性条件下，以及在空气氧化条件下，具有优异的HER性能和高活性和稳定性。

2）系统研究表明，表面hcp Ni氧化后能够形成渗漏的氧化层，其下方埋有大量 Ni⁰ 位点。这种Ni⁰ 位点可以与来自 hcp Ni 的泄漏表面（氢）氧化物层协同作用，促进H⁺电还原生成H₂。

3）hcp独特的表面化学性质使制备的Ni催化剂具有高析氢活性(112 mV @ 100 mA cm^-2)，即使在高电流密度和高浓度碱性条件(4-6 M KOH)下也具有令人难以相信的环境稳定性，使其成为商业碱性电解槽实际应用中贵金属催化剂的有前途的替代品。

参考文献：

Zhisen Li et al. Hexagonal Nickel as a Highly Durable and Active Catalyst for Hydrogen Evolution. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.1c01805

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01805