綠色能源技術如電解水和燃料電池等由于其無污染的特點, 近年來一直受到人們的廣泛關注. 然而, 在合成其催化劑的過程中多會消耗化石能源, 從而造成環境污染, 形成惡性循環. 因此, 在無額外能量輸入的條件下合成高效的電催化劑是非常必要的, 但同時又充滿挑戰. 

中科院蘇州納米所王強斌教授課題組通過簡單的一步合成法在室溫下制備了一種具有高效析氧催化性能的鎳鐵層狀雙氫氧化物/泡沫鎳(NiFe LDH/NF)催化劑. 

圖1 鎳鐵層狀雙氫氧化物/泡沫鎳(NiFe LDH/NF)催化劑的制備和形貌

NiFe LDH的形成遵循溶解-沉淀機理: Fe離子水解產生的酸性環境聯合NO3-, 刻蝕泡沫鎳表面, 形成Ni離子, 隨后, Ni離子與水解的Fe物種原位共沉淀于 泡沫鎳表面, 生成NiFe LDH. 所得到的NiFe LDH/NF在堿性環境下, 表現出高效的電催化析氧反應性能. 

在1 mol/L的氫氧化鉀溶液中, 當電流密度為10 mA/cm2時, 其電位低至1.411 V vs. RHE, 相應的塔菲爾斜率僅為42.3 mV/dec, 而在電流密度為100 mA/cm2時, 所需電位也僅為1.452 V vs. RHE. 

此外, 該材料還表現出卓越的結構穩定性. 這種綠色制備NiFe LDH/NF的合成方法有望在OER催化中得到廣泛的應用.

本工作近期發表于Science China Materials, 2018,  doi: 10.1007/s40843-018-9356-1