开发可以在同一电解质中用于同时催化析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的储量丰富的高效、稳定的电催化剂对于电解水来说至关重要。然而，其大规模制造仍然是一个巨大的挑战。
近日，清华大学朱宏伟教授报道了一种采用表面辅助化学气相传输（SACVT）方法在三维导电Fe-Ni合金泡沫上原位生长的Fe掺杂的Ni3S2纳米颗粒的自负载型电催化剂（Fe-Ni3S2/AF）。均匀的生长环境和SACVT方法的可扩展性使得Fe-Ni3S2纳米粒子能够在AF上大规模均匀生长。
文章要点
1）实验结果显示，Fe-Ni3S2/AF在碱性介质中作为HER催化剂和OER预催化剂具有较高的活性和耐久性。在10 mA/cm2的电流密度下，HER和OER过电位分别只有75 mV和267 mV。此外，用Fe-Ni3S2/AF组装的整体水分解电解槽在长期试验中具有低电压、耐久性高的特点。
2）实验和理论计算结果表明，Fe的加入增加了电极的电化学活性表面积，提高了导电性，优化了Ni3S2(101)在HER中的氢和水吸附能，并在OER中形成了活性双金属Ni-Fe羟基氧化物，从而显著提高了催化剂的活性。而自负载型Fe-Ni3S2/AF的优异耐久性则得益于Fe-Ni3S2纳米颗粒在3D AF表面的原位生长，保证了活性物质与基体之间的机械紧密结合，促进了电荷传输，增加了比表面积。
这项工作为在碱性介质中用于电解水的高活性、持久电催化剂的大规模合成提供了一种简便易行的策略。
参考文献
Min Wang, et al, A highly efficient Fe-doped Ni3S2 electrocatalyst for overall water splitting, Nano Res., 2021
DOI: 10.1007/s12274-021-3416-5
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3416-5
