1 研究内容
开发用于电化学水裂解的高效无贵金属电催化剂需要了解不同的活性增强因素。电催化协同作用是电催化中一个功能性但被低估的概念。通常，它表现为不同金属之间的金属间相互作用。
澳大利亚新南威尔士大学赵川教授证明了单金属结构中的界面协同作用。Ni（OH）2和Ni-N/Ni-C相之间的单金属结构中的界面协同作用，用于碱性析氢反应，该反应降低了氢吸附-脱附的能量障碍。结果显示， Ni（OH）2@Ni-N/Ni-C异质分层纳米结构，在碱性介质中，产生−10和−100 mA cm−2的过电位分别降低了102和113 mV。相关工作以“Monometallic interphasic synergy via nanohetero-interfacing for hydrogen evolution in alkaline electrolytes”为题发表在国际著名期刊Nature Communications上。
2 研究要点
要点1.金属Ni和Ni（OH）2被认为是优异的水解离促进剂，但具有太强的氢亲和力，这对氢重组不利。另一方面，Ni非氧化物（Ni-N-C结构）虽然具有不稳定的电子结果，例如电荷极化，但对于H-OH裂解，并不具有最佳能量。使Ni活性位点在费米能级上分配大量的Ni d态，以促进电荷从Ni（OH）2重新分布到Ni-N/Ni-C，以及Hads和OHads中间体在Ni-N/Ni-C-部分上的共吸附。
要点2.结果显示，开发的Ni（OH）2@Ni-N/Ni-C异质分层纳米结构，与单相Ni（OH）2催化剂相比，在碱性介质中输送−10和−100 mA cm−2的过电位分别降低了102和113 mV。
要点3.系统电化学和光谱测量以及密度泛函理论计算表明，界面协同作用可获得随时可用的Ni活性位点，并在宽范围的HER电位下保持促进的内在活性。
该研究揭示了界面协同作用是设计用于水裂解和其他能源应用的单金属电催化剂的有效策略。
3 研究图文
图1. 纳米异质界面的形态和结构。
图2. HER性能。
图3. 电子结构。
图4. 电荷转移和结构的原位监测。
图5. 纳米异质界面的理论模拟。
