杨诚: 磁场诱导快速合成富缺陷Ni-Co纳米线作为高效析氢电催化剂

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制备具有精细微/纳米结构的催化剂成为提高电催化活性的有效途径。通过创造丰富的电化学活性位点，可以使催化剂的性能优于具有致密结构(例如金属箔，泡沫和网状物)同类催化剂的性能。特别的，基于一维(1D)纳米催化剂的电极表现出巨大的潜力，因为这些一维模块能够促进足够的离子/气体扩散和快速电荷转移，在电解过程中特别有利于Volmer步骤。目前，一维金属镍基纳米催化剂主要通过模板定向沉积方法制备，其通常涉及牺牲模板的制备和去除，且产量较低。

近日，新加坡南洋理工大学范红金副教授、清华深研院杨诚副研究员等以一种快速的一步法制备了高导电性Ni-Co纳米线自支撑膜，其通过还原Ni/Co纳米粒子在旋转磁场下自组装而形成，并在Nano Energy上发表了题为“Magnetic-Field-Induced Rapid Synthesis of Defect-Enriched Ni-Co Nanowire Membrane as Highly Efficient Hydrogen Evolution Electrocatalyst”的研究论文。Ni-Co纳米线由Co纳米颗粒和NiCo合金纳米颗粒区域组成，由于合金化不完全以及组装过程中奥斯特瓦尔德熟化不充分而具有丰富的固有界面缺陷。作者将具有不同Ni/Co比的纳米线作为HER电极进行测试，并与纯镍网和泡沫镍电极进行比较，其中Ni0.50Co0.50纳米线电极具有最佳的性能，优于最佳的金属镍基电极。上述纳米线电极HER活性在近100小时内几乎没有降低。这种简单的技术为面向工业应用的高活性、耐用金属镍基电催化剂可扩展生产的关键步骤提供了参考。