超薄镍（Ni）基硫化物纳米片是一种用于整体水分解的优良电催化剂；然而，非层状结构导致的厚度不可控性仍然阻碍了它的实际应用。

近日，北京航空航天大学宫勇吉教授，山东科技大学刘青云教授报道了一种包覆在Ni泡沫上的超薄Co掺杂的Ni₃S₂（Co-Ni₃S₂）纳米片的高活性水分解电催化剂。

文章要点

1）研究人员以Co-Ni(OH)₂为模板，通过化学转化法制备了Co-Ni₃S₂纳米片。此外，基于Ni(OH)₂模板还可以得到非层状的Ni、NiO和NiP_x超薄纳米片，证明了该策略的普适性。

2）实验结果表明，Co-Ni₃S₂电催化剂表现出优异的反应动力学，在不同的电流密度下表现出极低的过电位（1 M KOH中，对于OER，在10和100 mA cm⁻²分别为228和335 mV，对于HER，在10和100 mA cm⁻²时分别为80和158 mV），具有优异的稳定性。此外，在1.54 V的电压下，当组合两个Co-Ni₃S₂电极进行整体水分解时，可以获得10 mA cm^-2的电流密度。

3）研究发现，Ni₃S₂在碱性溶液中电催化水分解时，会在阳极转化为羟基氧化镍（NiOOH ）,具有小的横向尺寸和丰富的暴露边缘，这是电催化剂活性大大增强的原因。而在阴极方面，Co-Ni₃S₂作为HER催化剂比Ni₃S₂在碱性溶液中表现更好。此外，密度泛函理论（DFT）揭示了NiOOH边缘位点可以促进OH的吸附是非常容易的，而Co掺杂则可以促进H的吸附。

参考文献

Chunqiao Jin, et al, Ni(OH)₂ Templated Synthesis of Ultrathin Ni₃S₂ Nanosheets as Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202102097

https://doi.org/10.1002/smll.202102097