华中科技大学化学与化工学院材料与环境化学研究所夏宝玉

chandler

电化学全解水、CO2还原以及可充电金属-空气电池等可持续新能源体系已经在学术界以及工业界引起了广泛的研究兴趣。但是，由于水氧化过程的缓慢动力学，这些技术还难以获得令人满意的转换效率。因此，设计高性能的电催化剂以克服反应能垒从而加速电化学反应动力学是十分重要的。Ni-Fe氧化物/氢氧化物已经展现出类似于贵金属（Ru/Ir基）的电催化性能，成为了极具潜力的电催化剂。已经开发了很多自下而上的制备方法，比如水热法、电沉积法等，用于合成Ni-Fe氧化物/氢氧化物，但是这些方法通常需要苛刻的条件以及复杂的工艺才能实现纳米结构的可控制备，因此难以大规模生产。因此，开发自上而下的方法制备Ni-Fe氧化物/氢氧化物是十分有必要的，但是仍然具有挑战性。

         鉴于此，华中科技大学的夏宝玉教授课题组受到自然界腐蚀现象的启发，设计了一种新型的自上而下的方法制备NiFe氢氧化物，以及相转变为NiFe羟基氧化物用于高效的水氧化电催化，将传统的腐蚀工程与纳米技术有机地结合，为设计新型的电催化剂提供了思路。
       本文要点：
       1) 通过模拟自然界的腐蚀条件，将泡沫镍可以直接腐蚀成NiFe氢氧化物，所获得的产物呈现出纳米片阵列的形貌。随后通过电化学活化，可以将NiFe氢氧化物相转变为NiFe羟基氧化物纳米片阵列。
       2) 经过活化相转变以后，所制备的催化剂在10 mA·cm−2的电流密度下具有275 mV的低过电位，同时表现出出色的稳定性。
       3) 通过实验与理论计算相结合，通过腐蚀工程诱导氢氧化物的形成以及其向羟基氧化物的转变可以降低对反应中间体的吸附和脱附，从而有利于电催化性能的提升。
       Lanqing Gong, et al. Corrosion formation and phase transformation of nickel-iron hydroxide nanosheets array for efficient water oxidation. Nano Res., https://doi.org/10.1007/s12274-021-3366-3.