超薄镍钒双金属氢氧化物（NiV-LDH）用于高效电催化水氧化

电催化分解水是生产清洁能源氢气的有效途径之一。水氧化是整个电催化分解水过程的瓶颈所在。因此，高效稳定的水氧化催化剂对此类研究极为重要。虽然传统的基于贵金属的IrO₂和RuO₂水氧化催化性能较好，但是其高昂的成本限制了其广泛应用。近年来，NiFe双金属氢氧化物（NiFe-LDH）在碱性电解质中已经被证明是一种廉价、高效的水氧化催化剂，其性能甚至优于IrO₂和RuO₂，成为该领域研究的热点之一。但是人们发现，如果用其他廉价金属元素，比如Co、Mn、Cu等取代NiFe-LDH中的Fe，所得到的LDH的催化性能会大大下降。^[1]  目前，寻找一种催化性能可以与NiFe-LDH相媲美的新型Ni基LDH，成为本研究领域的一个难点。

因此，在前期工作的基础上，瑞典皇家工学院的孙立成教授、陈洪博士及武汉理工大学的范科研究员等人将金属元素V掺入到Ni(OH)₂中，首次制备了NiV-LDH水氧化催化剂。所得的NiV-LDH呈现出具有单层超薄厚度的纳米片形貌。在碱性电解质中，该超薄NiV-LDH在350 mV过电位下催化电流达到27 mA cm^-2和190 A g^-1（iR-correction之后达到了57 mA cm^-2和 400 A g^-1）。实验结果和理论计算表明，与本研究自制的NiFe-LDH对比样和文献所报道的性能最佳的NiFe-LDH相比，^[2] NiV-LDH完全具备了与NiFe-LDH相媲美、甚至更优的电催化分解水性能。以上结果说明，NiV-LDH具有极高的电催化分解水活性和稳定性，作为一种高效廉价的催化材料，具有极大的应用潜力。同时，这一研究结果不仅展示了一种新型高效的LDH催化剂，也表明了过渡金属元素V在电催化分解水制氢中的应用价值，在较大程度上扩展了廉价高效电催化剂的研究范围，具有重要的研究意义。

这一研究成果发表在Nature Communications上（DOI: 10.1038/ncomms11981）。

该论文作者为：Ke Fan, Hong Chen, Yongfei Ji, Hui Huang, Per Martin Claesson, Quentin Daniel, Bertrand Philippe, Håkan Rensmo, Fusheng Li, Yi Luo, Licheng Sun

http://www.nature.com/articles/ncomms11981

Nickel–vanadium monolayer double hydroxide for efficient electrochemical water oxidation

Nat. Commun., 2016, 7, 11981, DOI: 10.1038/ncomms11981

参考文献：

1. Diaz-Morales, O., Ledezma-Yanez, I., Koper, M. T. M. & Calle-Vallejo, F., ACS Catal., 5, 5380–5387 (2015).

2. Louie, M. W. & Bell, A. T., J. Am. Chem. Soc., 135, 12329–12337 (2013).

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