NiCuMn相分离纳米复合析氢催化剂

双位点协同加速全步骤

利用NiMn(OH)₂中Mn诱导的低价Ni加速Volmer步骤，同时NiCu合金优化Heyrovsky/Tafel步骤，实现碱性析氢的基元反应协同加速。

Li, Zhimin · Xin, Sisi · Yirong, Zhang · Zhang, Zhengfu · Li, Chengping · 李才巨 · Bao, Rui · 易健宏 · 徐明丽 · Wang, Jinsong

Chemical Engineering Journal 2023

具体参数

10 mA cm⁻²过电位

{'zh': '17', 'en': '17'} mV

100 mA cm⁻²过电位

{'zh': '62', 'en': '62'} mV

100 mV过电位下TOF

{'zh': '0.78', 'en': '0.78'} s⁻¹

技术优势

全步骤协同加速

低电负性Mn在NiMn(OH)₂中诱导生成低价Niδ⁺加速Volmer步骤，Cu优化NiCu合金d带中心促进Heyrovsky/Tafel步骤。

过电位极低

在10和100 mA cm⁻²下过电位分别仅17和62 mV，能量损耗大幅降低。

稳定性优异

经过10,000次循环伏安测试后电位衰减极微，长期运行可靠。

高本征活性

在100 mV过电位下TOF高达0.78 s⁻¹，显著高于传统非贵金属催化剂。

应用场景

• 碱性析氢电催化：提供碱性条件下高效全步骤加速的阴极催化剂，替代传统贵金属Pt基催化剂。
• 电解水制氢：用作电解水制氢阴极，在低过电位下实现工业级电流密度产氢。
• 阴离子交换膜电解：可作为AEM电解池阴极催化剂，匹配非贵金属体系降低系统成本。
• 非贵金属催化剂：完全不含贵金属的一步电沉积制备催化剂，大幅降低电极材料成本。