安长华/王莹AFM：室温CH4等离子体处理，六方hcp-Ni3Fe/C水分解性能优异！

电化学水分解制氢是一种清洁可行的技术，然而四电子析氧反应(OER)的动力学缓慢，电催化析氢反应(HER)的实际应用仍然具有挑战性。因此，开发用于水分解的强大的高性能电催化剂是非常必要的。

基于此，天津理工大学安长华和香港中文大学王莹等通过室温CH₄等离子体策略对Ni₃Fe-LDH进行原位拓扑还原，合成了具有优异水分解性能的六方密堆积hcp-Ni₃Fe/C多孔纳米片。

受益于hcp-Ni₃Fe/C纳米片独特的晶体结构，其能够进行高效电化学水分解。具体而言，在1.0 M KOH溶液中，hcp-Ni₃Fe/C在10 mA cm^-2电流密度下的HER和OER过电位分别为70 mV和201 mV；hcp-Ni₃Fe/C在10 mA cm^-2和100 mA cm^-2的电流密度下连续24小时进行全分解水，也显示出良好的稳定性。

另外，原位拉曼光谱表明，Ni₃Fe/C可以促进γ-NiOOH活性中间体的生成，有效提高OER性能。

为了深入了解hcp-Ni₃Fe/C的优异性能，对面心立方fcc-Ni₃Fe/C和hcp-Ni₃Fe/C基面的碱性HER催化途径进行了理论计算。结果表明，hcp-Ni₃Fe/C(1.11 eV)的HER活化能低于fcc-Ni₃Fe/C(1.28 eV)，这说明hcp-Ni₃Fe/C上吸附H的形成在动力学上更有利。总体而言，与fcc-Ni₃Fe/C相比，hcp-Ni₃Fe/C由于更快的水解离动力学而显示出优异的HER活性。

更重要的是，通过使用hcp-Ni₃Fe/C作为阳极和阴极组装的全分解水电解槽，仅需1.54 V的低电池电压就可达到10 mA cm^-2的电流密度。这项工作为制备具有不同晶相的非贵金属基催化剂提供了策略，有利于推动研究人员对纳米催化剂上相效应更进一步的探索。

Hexagonal Phase Ni₃Fe Nanosheets toward High-Performance Water Splitting by a Room-Temperature Methane Plasma Method. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109709

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双酚A双环氧乙烷酯_diglycidyl ether diphenolate glycidyl ester_CAS:4204-81-3 2026-01-05
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