阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)具有在碱性溶液中使用非贵金属催化剂的显著优势，作为一种经济的氢能利用装置，受到越来越多的关注。然而，在碱性电解液中，阳极HOR的动力学仍然缓慢，与在酸性电解液中相比，下降了约两个数量级。因此，开发高效、经济的碱性电解液HOR催化剂仍然是一个巨大的挑战。

近日，华中科技大学王得丽教授，中科大杨金龙院士，台湾大学Ru-Shi Liu，阿克伦大学Zhenmeng Peng报道了开发了一种在碱性电解液中利用精确控制的轨道杂化和应变场来制备氮插入镍纳米片以提高HOR的通用策略。

文章要点

1）机理研究表明，N在Ni晶格中的插入诱导了较强的d-sp轨道杂化，Ni-Ni配位缺失所产生的部分释放的张应变可以进一步增强d-sp轨道杂化，从而导致临界氢中间体的最佳吸附。同时，存在的表面应变可以同时强化羟基物种的吸附。

2）良好的氢和羟基吸附行为均提高了速率决定步骤，从而提高HOR性能。相应地，含氮镍纳米片的质量活性为77.13 A g^-1，是纯镍纳米片的53倍，超过了大多数已报道的非贵金属基HOR高活性催化剂。

这一策略通过精细设计轨道杂化和应变场，为设计强健而经济的能量相关电催化催化剂提供了一种很有前途的策略。

参考文献

Xu Zhao, et al, Nitrogen-inserted nickel nanosheets with controlled orbital hybridization and strain fields for boosted hydrogen oxidation in alkaline electrolytes, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE03482K

https://doi.org/10.1039/D1EE03482K