01 【導讀】
氫氣(H2)被廣泛認為是一種有吸引力的傳統化石燃料替代品。電催化水分解制氫技術具有反應條件溫和、原料范圍廣、產品純度高等優勢，是一種具有競爭力的大規模制氫策略。目前，貴金屬(如Pt、Ir和Ru)材料仍被認為是最有效的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)催化劑。但它們的稀缺性和高昂的成本極大地阻礙了它們的工業應用，因此，大量的精力已經投入到開發和合成低成本的替代品催化劑。
在眾多非貴金屬電催化劑中，銅基材料因其儲量豐富、無毒、d軌道豐富、多種氧化還原態(Cu3+、Cu2+、Cu1+和Cu0)等特點逐漸受到重視。然而，銅衍生納米材料的電催化反應遲緩，催化性能較差。為了提高它們的催化活性，近年來人們提出了許多方法。一方面，雜原子摻雜已被認為是修飾表面電子結構和增強本征活性的有效方法，但目前僅用于單一催化劑的單次調控，難以實現雙功能。另一方面，氧空位的產生也被證明是一種增強電催化活性的有效方法。目前只能通過一種方法使銅基催化劑的活性得到提升。因此，將惰性銅激活成具有高催化活性和穩定性的多價離子催化劑仍然是一個很大的挑戰。
02 【成果掠影】
重慶科技大學陸世玉、金夢、王融和南京大學鄒志剛院士等人通過Fe、Ni雙金屬誘導生成大量空位來激活惰性Cu基材料，構建了一種新型雙功能催化劑(Ni:Fe-CuO/Cu2O)。首先，微量的Fe摻雜腐蝕了Cu襯底，產生大量的氧空位。其次，拉曼光譜和密度泛函理論(DFT)計算表明，Fe、Ni原子的摻雜可以優化H2O的吸附和解離能，并作為中間體的輔助吸附位點，從而大幅降低HER和OER的催化反應勢壘。結果表明，Ni:Fe-CuO/Cu2O催化劑在堿性條件下表現出優異的雙功能催化活性和穩定性。本工作為開發一種新型高效的非貴金屬催化劑提供了一種出色的制備途徑和策略，極大的促進電解水制氫技術在綠色能源轉換體系中發揮重要作用。
03 【圖文解析】
圖1、(a) Ni:Fe-CuO/Cu2O催化劑的合成示意圖;(b) Cu(OH)2/CF, (c) Fe-Cu(OH)2/CF, (d) Ni:Fe-Cu(OH)2/CF和(e) Ni:Fe-CuO/Cu2O的SEM圖像;(f-g) Ni:Fe-CuO/Cu2O的TEM圖像;(h-j)
聲明：
“重慶科技大學CEJ| Ni，Fe激活惰性銅基電催化劑用于高效雙功能水分解制氫” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：重慶科技大學
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2025年07月23日 ~ 26日 
