原创

化石燃料的大量消耗带来了全球性的能源危机和环境污染问题，随之引发的是探寻新的清洁可替代能源的热潮。氢能以单位密度燃烧热值高和燃烧无污染等特点成为当之无愧的候选者，碱性电解水是目前最引人瞩目的产氢技术。此过程包括阴极的析氢反应（HER）和阳极的析氧反应（OER），在这两个半反应中，OER更加耗能。工业生产中常用RuO2和IrO2贵金属催化剂降低反应的活化能，但价格昂贵限制了其发展。因此，开发高效的非贵族元素催化剂尤为重要。

图1. （a）NiOOH-NiCr2O4和NiCr2O4的XRD成像；（b）NiOOH-NiCr2O4和NiCr2O4的拉曼图谱；（c）NiCr2O4和（d）NiOOH-NiCr2O4的低倍率扫描电镜成像（插图为高倍率扫描电镜成像）；（e）NiOOH-NiCr2O4的扫描电镜图和Mapping图；（f）NiCr2O4的低倍率透射电镜成像（插图为高倍率透射电镜成像）；）g）NiOOH-NiCr2O4的低倍率透射电镜成像；（h）NiOOH-NiCr2O4的高倍率透射电镜成像；（i）NiOOH-NiCr2O4的原子力显微镜成像（插图为NiOOH-NiCr2O4纳米片厚度分析图）。

济南大学的吴丹教授课题组通过前期的调查发现，镍基氧化物用于碱性OER催化剂已经有很多的报道，但是材料的稳定性依旧存在一些问题。铬基氧化物的引入可以很大程度上解决这个问题，并且双金属氧化物会集合两种单金属的优势。研究还表明，NiOOH活性物种的引入可以获得更多的活性位点。基于此，他们首先在泡沫镍上生长了NiCr2O4纳米片（NiCr2O4/NF），阳极化处理后生成了NiOOH-NiCr2O4无定型-晶型结构的超薄褶皱纳米片（NiOOH-NiCr2O4/NF）（图1）。该催化剂在1.0 M KOH中展现出优异的电化学性能。电流密度在20 mA•cm-2时，过电势仅仅需要271 mV，其性能优于很多已报道的工作，并且催化剂的电化学稳定性可以持续30小时以上（图2）。

图2. NiOOH-NiCr2O4/NF的电化学性能图。

相关成果近期发表在Chemical Communications上，第一作者为济南大学的硕士研究生赵金秀，通讯作者为济南大学的吴丹教授。该工作得到国家自然科学基金项目、国家自然科学基金重大科研仪器科研项目、山东省优秀青年基金项目的资助。