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電催化水分解生產(chǎn)H₂是一種能解決化石燃料的大量消耗和嚴重的環(huán)境問題有效方法。但是緩慢的動力學(xué)阻礙了電解水制氫的發(fā)展，因此，開發(fā)在超高電流密度下具有高活性和穩(wěn)定性的雙功能水分解電催化劑至關(guān)重要。

基于此，廣東工業(yè)大學(xué)施志聰、加拿大國立科學(xué)研究院孫書會和張改霞等通過水熱、磷化和電沉積策略，合理設(shè)計和制備了由生長在泡沫鎳上的 MnO_x納米顆粒調(diào)制的3D鎳鐵磷化物納米片(MnO_x/NiFeP/NF)。

對于MnO_x/NiFeP/NF，界面修飾產(chǎn)生的電子耦合相互作用增強了內(nèi)在活性，由3D納米片加速反應(yīng)動力學(xué)并保證大量暴露的活性位點，以及MnO_x殼保護提高耐久性。

具體而言，在1.0 M KOH 溶液中，MnO_x/NiFeP/NF在100 mA cm^-2、500 mA cm^-2和1000 mA cm^-2的高電流密度下的OER過電位分別為247 mV、296 mV和346 mV；而且在100 mA cm^-2和500 mA cm^-2時具有214 mV和255 mV的低HER過電位。

此外，MnO_x/NiFeP/NF還表現(xiàn)出優(yōu)異的全分解水活性，其作為陽極和陰極分別在1.686 V、1.796 V和1.828 V的低電池電壓下分別具有100 mA cm^-2、500 mA cm^-2和1000 mA cm^-2的電流密度。MnO_x/NiFeP/NF還具有強大的耐用性，可在500 mA cm^-2下保持100小時、150小時和120 小時分別進行HER、OER和全水分解。

更重要的是，在1000 mA cm^-2的超高電流密度下，MnO_x/NiFeP/NF的電池電壓幾乎可以保持70小時不變，這幾乎超過了所有非貴金屬電催化劑。這項工作將為通過界面修飾、3D納米結(jié)構(gòu)和外殼保護策略設(shè)計和探索用于大規(guī)模工業(yè)產(chǎn)H₂雙功能電催化劑提供了技術(shù)指導(dǎo)。

MnOx-Decorated Nickel-Iron Phosphides Nanosheets: Interface Modifications for Robust Overall Water Splitting at Ultra-High Current Densities. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105803

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/16/53fa03a90b/

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