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張文軍/黃勃龍AFM: 含氧NiMoP納米管陣列高效雙功能催化劑用于堿性電解質中尿素輔助電催化HER

將析氫反應(HER)與尿素氧化反應(UOR)結合是一種有前景的降低能耗的生產H₂方法。然而，開發低成本、高性能的雙功能電催化劑用于HER和UOR仍然是一個挑戰。

香港城市大學張文軍和香港理工大學黃勃龍等采用電沉積結合原位模板刻蝕的方法在泡沫鎳基底上合成了含氧的磷化鎳鉬納米管陣列(O-NiMoP/NF)，O-NiMoP/NF電極在堿性電解質中對HER和UOR具有高效的雙功能催化活性。

在HER耦合UOR產H₂系統中，由于O-NiMoP/NF電極具有優異的HER/UOR雙功能活性，尿素輔助電解制氫系統槽電壓顯著降低，僅需1.55V就可達到50 mA cm^-2的電流密度，比相同條件下傳統的電解水電壓低約300 mV。

密度泛函理論(DFT)計算表明，高價態的Mo原子促使Ni-3d軌道向費米能級(EF)靠攏，從而提高了Ni位點的電化學活性。

而具有富電子的P和O原子能夠平衡Ni位點表面的電活性，從而起到抑制Ni-H和Ni-O過結合的作用。

Oxygen-incorporated NiMoP nanotube arrays as efficient bifunctional electrocatalysts for urea-assisted energy-saving hydrogen production in alkaline electrolyte. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104951

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