何传新教授团队设计合成了一种具有微通道结构的非晶镍铁氧化物作为OER电催化剂

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近日，深圳大学化学与环境工程学院何传新教授课题组在《Angew. Chem. Int. Ed.》（影响因子16.823，中科院JCR 1区，Top期刊）上发表了题为《Amorphous NiFe Oxide‐based Nanoreactors for Efficient Electrocatalytic Water Oxidation》的研究论文。该团队李小杰博士后与张惠科硕士为共同第一作者，何传新教授为通讯作者，深圳大学为唯一作者单位。  
        随着全球能源需求的日益扩大和环境问题的不断恶化，发展可再生能源变得越来越重要。由于较高的能量密度和零碳排放的优点，氢能在众多的可再生能源中脱颖而出，具有广泛应用前景。电催化水分解被认为是最清洁、高效的氢制备方法之一。然而，在电催化水分解过程中，析氧半反应（OER）涉及四电子转移过程，其动力学非常缓慢，严重限制了整体水分解的反应速度。因此，学者们采取了诸如杂原子掺杂、缺陷工程等一系列措施来提升OER催化剂的综合性能。

        在本工作中，何传新教授团队首次将非晶与纳米反应器相结合，设计合成了一种具有微通道结构的非晶镍铁氧化物作为OER电催化剂，大幅提升了水分解速率，并通过有限元计算揭示了非晶纳米反应器促进水氧化反应的内在机制。温和的自催化反应被用于镍铁氧化物基非晶纳米反应器(NiFe-ANR)的制备。前驱体发生反应生成氢氧化镍铁纳米球后，在自催化的作用下，逐渐在纳米球外部生长了非晶的镍铁氧化物网格。与此同时，内部的氢氧化镍铁被不断消耗，形成中空结构。最终，经硝酸清洗后，则可获得中空多通道的非晶纳米反应器结构。在电催化水氧化中，NiFe-ANR的非晶结构有助于将其转化为高活性的羟基氧化物，并且长程无序短程有序的非晶特性为其带来许多微小晶界，从而增加了活性位点。此外，实验和有限元分析证明，纳米反应器结构改变了催化剂的空间曲率和传质过程，实现了在催化剂表面富集OH-的效应。
         该研究成果得到国家自然科学基金联合重点项目、粤深联合重点项目、深圳市科技计划等项目资金支持。
          文章来源：深圳大学
      何传新，男，1983年生, 博士, 副教授, 深圳大学副院长, 广东省高等学校优秀青年教师, 深圳市高层次人才, 深圳大学“荔园优秀青年教师”。2010 年毕业于中国科学技术大学，硕博连读，获高分子化学与物理博士学位。主要从事功能纳米粒子的制备及在燃料电池中的应用研究；复合纳米粒子与生物活性分子的相互作用及固定化研究；电化学生物传感器的制备及在疾病早期诊断中的应用研究。担任国家自然科学基金通讯评审专家、广东省科技计划项目评审专家、深圳市发改委高新技术产业评审专家、国际学术期刊《Journal of Materials Chemistry A》、《Langmuir》、《Sensors and Actuators B: Chemical》审稿人。发表论文30余篇，其中16篇论文发表在Advanced Materials, Journal of Materials Chemistry, Langmuir, Polymer, Journal of Colloid and Interface Science等影响因子大于3.0的杂志上，申请国家发明专利19项，国际专利5项。作为项目负责人，主持了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金项目、广东省自然科学基金项目、深圳市科技计划项目、深圳市重点实验室开放基金项目等多项课题。