氢氧化反应(HOR)最近引起了极大的关注，然而非铂族金属催化剂在碱性条件下表现出较差的HOR性能，这严重阻碍了氢氧化物交换膜燃料电池的发展。这里，基于相和界面工程，可以显著增强碳化镍(Ni3C) 纳米枝的碱性HOR性能。具体而言，是通过对枝状Ni3C纳米结构进行简易的退火处理，获得Ni/Ni3C异质结构，从而实现界面工程。作为一种有前途的非铂族金属HOR催化剂，Ni/Ni3C的强界面协同作用显著提高了其在碱性介质中的HOR性能，活性与商业Pt/C催化剂相当，并表现出优异的CO耐受性。机理研究表明，界面协同作用促进了Ni向Ni3C的电子转移，从而调节了*H和*OH物种的吸收强度。这项工作为设计高性能非铂族金属电催化剂开辟了新的途径。
 
 
Figure 1. (a)Ni/Ni3C/C异质结构的合成程序示意图。(b) XRD图。(c) HAADF-STEM图和(d) HRTEM图。(e) XRD图谱(插图:Ni3C/C-350的结构)。(f)Ni3C/C-350的TEM图和(g) HRTEM图。(h)Ni3C/C-350的STEM和EDS图。
 
 
Figure 2. (a) XPS谱图。（b）Ni L-边TEY XAS光谱。(c) Ni K-边XANES光谱,插图是圆圈区域的放大图像。(d) EXAFS光谱。(e)小波变换。
 
 
Figure 3. (a) HOR极化曲线比较。(b) Ni3C/C-350 在不同旋转速率下的极化曲线。 (c) Tafel 图从极化曲线和B-V方程拟合结果 (d) 动力学电流比较。
 
 
Figure 4. (a) Ni3C/C-200, (b) Ni3C/C-350 和 (c) Ni3C/C-400的加速耐久性试验结果。(d-f) 1000 ppm CO存在下，三种催化的极化曲线比较。(g) 在0.05 V电位下存在1000 ppm CO时，相对电流-时间计时电流响应。
 
 
Figure 5. Ni/Ni3C界面上HOR活性的DFT计算。（a）优化的结构模型。(b) H*吸附的自由能图。(c)所计算的OH*结合能。（d）所计算的态密度（PDOS）。
  
       该研究工作由厦门大学Xiaoqing Huang和常熟理工学院Hongbo Geng课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Phase and interface engineering of nickel carbide nanobranches for efficient hydrogen oxidation catalysis。

转自《石墨烯研究》公众号