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OFweek氫能網(wǎng)訊：近日，阿肯色大學(xué)（University of Arkansas）、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Lab）和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Lab）研究人員發(fā)表在Nanoscale雜志上的論文表示，在電解水生產(chǎn)氫燃料的過程中，以鎳和鐵構(gòu)成的納米顆粒作為催化劑，比其他更昂貴材料更有效。

“控制納米催化劑的三維形貌是改善電解過程中氧演化反應(yīng)（OER）動(dòng)力學(xué)緩慢的重要途徑之一，但目前尚未得到充分的研究。

我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)了基于有機(jī)金屬配合物熱分解的可擴(kuò)展的、基于石油的方法，以生產(chǎn)高度均勻的Ni － Fe基納米催化劑，具有明確的形貌（即Ni － Fe核－殼、Ni／Fe合金和Fe－ Ni核－殼）。透射電鏡觀察其形貌和成分為NiOx － feo ／NiOx核－混合殼、NiOx／FeOx合金、FeOx － NiOx核－殼。”

研究員瑞安·曼索介紹：“鎳從非晶態(tài)鎳基核向氧化鐵殼層擴(kuò)散，使NiOx － NiOx／FeOx核－ FeOx混合殼層結(jié)構(gòu)成為最活躍、最穩(wěn)定的納米催化劑，優(yōu)于預(yù)期OER活性的NiOx／FeOx合金納米顆粒�！�

研究表明，混合NiOx／FeOx合金組分的化學(xué)環(huán)境對(duì)提高OER的電催化活性至關(guān)重要，三維形貌對(duì)優(yōu)化OER的電催化活性和納米催化劑的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。

阿肯色州大學(xué)的研究人員陳精益（音譯）、物理化學(xué)副教授 Lauren Greenlee、化學(xué)工程助理教授和他的同事們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎳鐵核周圍的鐵鎳殼組成的納米粒子應(yīng)用于該過程時(shí)，它們與氫和氧原子減弱鍵，通過更容易產(chǎn)生氧來提高反應(yīng)效率。事實(shí)上，鎳和鐵也比其他由稀有材料制成的催化劑便宜。

“基于有機(jī)金屬配合物的熱分解，我們開發(fā)了一種可伸縮的、基于石油的合成方法，該方法可以控制鎳鐵基納米催化劑的形貌和結(jié)晶相。通過順序或同時(shí)注入，合成了具有不同形貌的高度均勻的Ni － Fe基納米結(jié)構(gòu)（即Ni － Fe核殼、Ni／Fe合金和Fe－ Ni核殼）。”

瑞安·曼索補(bǔ)充：“NiO x核心的無定形、無序性質(zhì)，似乎與α－Ni（OH）2最相似，允許Ni擴(kuò)散到FeO x中，用于NiO x －NiO x ／ FeO x核心混合殼納米粒子。合成的混合金屬氫氧化物／氧化物殼層提供了最有效和穩(wěn)定的納米催化劑，其性能優(yōu)于預(yù)期OER活性為1：1的NiOx／FeOx合金納米顆粒。

這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)，不僅結(jié)晶性，而且金屬種類、無序性和組成的三維形態(tài)、相和化學(xué)環(huán)境都能顯著影響納米催化劑對(duì)堿性O(shè)ER的電催化活性和穩(wěn)定性。”