定向生长的二维纳米片组装的空心纳米砖电催化剂的构建

电催化水分解来实现氢气的可持续生产是获得可再生能源和清洁能源的一种很有前途的方法，要求电催化剂需要同时具备优异的阳极析氧反应（OER）和阴极析氢反应（HER）。目前，稀缺性和高成本已经限制了贵金属催化剂的大规模应用（例如用于OER的RuO₂/IrO₂、用于HER的Pt）。因此，过渡金属氧化物、氢氧化物、聚合物碳氮化物、硫化物、磷化物等广泛用于OER和HER。此外，OER催化剂一般在中性或碱性介质中能够表现出很好的性能，而多数HER催化剂则需在酸性介质中电解水。因此，实现在相同的电解液中同时具备高效的OER和HER十分重要。最近，过渡金属的磷化物成为一种有潜力的双功能催化剂用于水的分解，并且通过进一步合理的纳米结构设计可以提升磷化物电解水的催化效果。

二维材料，例如纳米片，具有高比表面积以及奇特的电学性能，是一种极具前景的电解水催化剂。此外，二维纳米片固有的柔性可用于构建各种复合结构来实现性能的提升，甚至体现其新的性能。在众多二维纳米片自组装的方法中，模板调节法能够诱导组装形成自组装法难以实现的独特结构，如一维纳米管、三维纳米盒。但是，这类方法通常会产生随机交错的纳米薄片构成的装配，要在模板或基底上制备有序的定向纳米片还是一个重大的挑战。

近日，浙江师范大学的胡勇教授（点击查看介绍）以及新加坡南洋理工大学的楼雄文教授（点击查看介绍）（共同通讯作者）团队合作，利用模板辅助的策略实现了二维Ni-Co前驱体在钨酸银（Ag₂WO₄）模板上的定向生长，再经过后续的刻蚀和磷化处理得到由二维纳米片组装的等级结构空心Ni-Co-P纳米砖（HNBs）。得益于具有大比表面积以及质量扩散途径独特的纳米结构，Ni-Co-P HNBs表现出高电催化活性（OER: 10 mA•cm^-2，过电位270 mv；HER：10 mA•cm^-2，过电位107 mv），并在碱性溶液中表现出出色的稳定性。当将其用于全解水时，电流密度在10 mA•cm^-2时，电池电压仅为1.62 V。

这一成果近期发表在Energy & Environmental Science 上，文章的第一作者是浙江师范大学的硕士研究生胡恩来和冯亚飞。

该论文作者为：Enlai Hu, Yafei Feng, Jianwei Nai, Dian Zhao, Yong Hu and Xiong Wen (David) Lou

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）：

Construction of hierarchical Ni-Co-P hollow nanobricks with oriented nanosheets for efficient overall water splitting

Energy Environ. Sci., 2018, 11, 872, DOI: 10.1039/C8EE00076J

导师介绍

胡勇

http://www.x-mol.com/university/faculty/14546

楼雄文

http://www.x-mol.com/university/faculty/35053