V掺杂NiCo-LDH纳米片阵列

尿素氧化制氢低能耗

通过V掺杂与H₂O₂预氧化协同调控电子结构，在非贵金属催化剂上同时实现高效尿素氧化和析氢，用于低能耗制氢。

Guo, Jiawei · Heng, Zhang · 杨宇森 · 卫敏 · 张慧

Journal of Materials Chemistry A 2024

具体参数

UOR电位

{'zh': '1.33', 'en': '1.33'} V

HER过电位

{'zh': '70', 'en': '70'} mV

尿素辅助电解水电压

{'zh': '1.45', 'en': '1.45'} V

技术优势

尿素氧化电压低

V掺杂和H₂O₂预氧化产生更多高价Ni³⁺活性位点，降低尿素在Ni位点的吸附能，使UOR仅需1.33 V即可达到10 mA cm⁻²。

析氢过电位低

催化剂降低水吸附能和解离能，H*吸附位点从Co转移至V，优化吉布斯自由能，使HER过电位仅70 mV（10 mA cm⁻²）。

双功能全解水

同一电极同时催化UOR和HER，尿素辅助电解水仅需1.45 V达到10 mA cm⁻²，优于多数非贵金属催化剂。

带隙降低

V掺杂与H₂O₂预氧化降低带隙，加快UOR和HER反应动力学，进一步提升电催化性能。

应用场景

• 碱性电解水制氢：用低电压同时驱动阴极析氢和阳极尿素氧化，替代传统碱性电解水的高能耗阳极反应。
• 尿素氧化辅助制氢：以尿素氧化替代析氧反应，降低电解制氢所需电压，同时处理含尿素废水。
• 非贵金属双功能催化剂：无需贵金属即可同时催化UOR和HER，降低催化剂成本。
• 低能耗析氢：通过尿素辅助将析氢能耗大幅降低，过电位仅70 mV。