超薄折皱NiOOH-NiCr2O4纳米片：高效中性的析氢催化剂

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（点击查看介绍）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。

该论文作者为：Jinxiu Zhao, Xiang Ren, Dawei Fan, Xu Sun, Xuan Kuang, Qin Wei  and Dan Wu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ultra-thin wrinkled NiOOH-NiCr₂O₄ nanosheets on Ni foam: an advanced catalytic electrode for oxygen evolution reaction

Chem. Commun., 2018, 54, 4987, DOI: 10.1039/C8CC01002A

吴丹教授简介

吴丹，济南大学教授，博士生导师；山东省省属高校优秀青年项目获得者，第十届济南市青年科技奖获得者，济南市历城区企业科技创新特聘助理；2004年在济南大学获得硕士学位，2007年毕业于山东大学获得博士学位；2015年前往美国华盛顿州立大学林跃河教授课题组进行访问学者研究。

吴丹近年来一直从事能源催化、生物传感器研制等相关领域的研究工作。研究成果在材料、化学等领域Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Trac-Trend. Anal. Chem.、Biomaterials、Biosens. Bioelectron.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Nano Res.、Anal. Chem.、Chem. Commun.等顶级学术期刊上共发表SCI收录论文171篇；主持国家自然科学基金项目、山东省自然科学基金重点项目等，以第一发明人授权国家发明专利11件、实用新型专利2件；获得省部级奖励7项，其中山东省科技进步二等奖2项、山东省自然科学二等奖1项，全国商业联合会科学技术奖特等奖1项和一等奖2项，中国石油和化学工业联合会科技进步三等奖1项；获得山东省高等学校优秀科研成果一等奖2项；指导的本科生获得山东省优秀学士论文2次。

http://www.x-mol.com/university/faculty/20338