化學(xué)學(xué)院孫洪明副教授在Advanced Energy Materials上發(fā)表論文“Multi-Interface Engineering of Self-Supported Nickel/Yttrium Oxide Electrode Enables Kinetically Accelerated and Ultra-Stable Alkaline Hydrogen Evolution at Industrial-Level Current Density”，該論文通過對(duì)Ni/Y2O3電極的多重界面系統(tǒng)性調(diào)控，顯著提升了該電極在大電流密度下的堿性析氫催化活性和穩(wěn)定性。
圖 電極的雙功能活性位點(diǎn)協(xié)同催化機(jī)理、自支撐電極結(jié)構(gòu)和超親水界面調(diào)控示意圖
這項(xiàng)工作利用選擇性高溫還原的方法制備了一系列金屬鎳/稀土金屬氧化物（Ni/Sc2O3、Ni/Y2O3、Ni/La2O3）復(fù)合電極。稀土金屬氧化物（Sc2O3、Y2O3、La2O3）的摻入顯著提升了金屬鎳的堿性析氫催化性能，其中，由于Y2O3具有較適中的親氧性，不僅減低了水分解能壘，促進(jìn)堿性HER的Volmer步驟，而且防止了生成OH的毒化，因此Ni/Y2O3電極表現(xiàn)出了最優(yōu)異的析氫催化活性。Ni/Y2O3電極的自支撐電極結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了催化劑-基底的粘附力，確保了大電流密度下的快速電子傳輸和催化劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。超親水的電極表面減弱了催化劑-氣泡之間的粘附力，促進(jìn)氣泡在小尺寸的時(shí)候快速脫落，減少了催化“死區(qū)”的產(chǎn)生，促進(jìn)了催化劑大電流密度下活性位點(diǎn)的暴露，緩解了由于氣泡粘附產(chǎn)生的催化劑脫落，提高了穩(wěn)定性。同時(shí)，超親水的電極結(jié)構(gòu)還可以降低氣泡粘附所產(chǎn)生的系統(tǒng)電阻Rs，從而降低氣泡引起的過電位。該工作表明超親水電極結(jié)構(gòu)可以顯著提高電極在大電流下的活性和穩(wěn)定性。
第一作者是天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院孫洪明副教授，通訊作者為天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院孫洪明副教授和鄭州輕工業(yè)大學(xué)杜淼教授。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52101268）和河南省跨學(xué)科創(chuàng)新課題組項(xiàng)目（232300421005）等資金支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202303563
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