FeS₂/Fe-Ni₃S₂异质结

大电流下稳跑千小时

通过氟调控一步硫化构建的界面电子重排异质结构，实现低过电位下高效双功能全解水，适用于工业大电流密度工况。

Li, Derun · Shixin, Wu · Jiang, Tao · Shuangshuang, Huang · 王赵武 · Wu, Hengyi · 蔡光旭 · Ren, Feng

Journal of Materials Chemistry A 2023

具体参数

OER过电位@10 mA cm⁻²

{'zh': '180', 'en': '180'} mV

OER过电位@1 A cm⁻²

{'zh': '300', 'en': '300'} mV

HER过电位@10 mA cm⁻²

{'zh': '105', 'en': '105'} mV

HER过电位@1 A cm⁻²

{'zh': '344', 'en': '344'} mV

全解水电压@10 mA cm⁻²

{'zh': '1.5', 'en': '1.5'} V

全解水稳定性@1 A cm⁻²

{'zh': '1200', 'en': '1200'} h

技术优势

大电流下稳跑千小时

异质结构界面电子重排优化了反应中间体的吸附，使催化剂在1 A cm⁻²的工业级电流密度下保持结构稳定，衰减极小。

一步合成，成本低

采用一步水热硫化法在导电基底上原位生长异质结构，无需复杂后处理，原料廉价，易于规模化制备。

双功能，全解水电压低

同一材料即可催化析氧和析氢，组装成全解水电解槽仅需1.5 V即可达到10 mA cm⁻²，降低能耗。

界面电子重排有据可依

DFT计算表明界面处电子重新分布，有利于氢和含氧中间体的化学吸附，从原子尺度解释了性能提升的原因。

应用场景

• 碱性电解水制氢：替代贵金属催化剂，在工业电流密度下高效稳定产氢。
• 电解槽膜电极：双功能特性可同时用作阴阳极，简化膜电极制备。
• 工业电催化电极：原位生长在导电基底上，可直接用于工业电解槽。
• 绿氢规模化生产：低成本高稳定性，支撑大规模绿氢生产的经济性。