OFweek氫能網訊：近日，阿肯色大學（University of Arkansas）、布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Lab）和阿貢國家實驗室（Argonne National Lab）研究人員發(fā)表在Nanoscale雜志上的論文表示，在電解水生產氫燃料的過程中，以鎳和鐵構成的納米顆粒作為催化劑，比其他更昂貴材料更有效。

“控制納米催化劑的三維形貌是改善電解過程中氧演化反應（OER）動力學緩慢的重要途徑之一，但目前尚未得到充分的研究。

我們在研究中發(fā)現(xiàn)了基于有機金屬配合物熱分解的可擴展的、基于石油的方法，以生產高度均勻的Ni － Fe基納米催化劑，具有明確的形貌（即Ni － Fe核－殼、Ni／Fe合金和Fe－ Ni核－殼）。透射電鏡觀察其形貌和成分為NiOx － feo ／NiOx核－混合殼、NiOx／FeOx合金、FeOx － NiOx核－殼�！�

研究員瑞安·曼索介紹：“鎳從非晶態(tài)鎳基核向氧化鐵殼層擴散，使NiOx － NiOx／FeOx核－ FeOx混合殼層結構成為最活躍、最穩(wěn)定的納米催化劑，優(yōu)于預期OER活性的NiOx／FeOx合金納米顆粒�！�

研究表明，混合NiOx／FeOx合金組分的化學環(huán)境對提高OER的電催化活性至關重要，三維形貌對優(yōu)化OER的電催化活性和納米催化劑的穩(wěn)定性起著關鍵作用。

阿肯色州大學的研究人員陳精益（音譯）、物理化學副教授 Lauren Greenlee、化學工程助理教授和他的同事們發(fā)現(xiàn)，當鎳鐵核周圍的鐵鎳殼組成的納米粒子應用于該過程時，它們與氫和氧原子減弱鍵，通過更容易產生氧來提高反應效率。事實上，鎳和鐵也比其他由稀有材料制成的催化劑便宜。

“基于有機金屬配合物的熱分解，我們開發(fā)了一種可伸縮的、基于石油的合成方法，該方法可以控制鎳鐵基納米催化劑的形貌和結晶相。通過順序或同時注入，合成了具有不同形貌的高度均勻的Ni － Fe基納米結構（即Ni － Fe核殼、Ni／Fe合金和Fe－ Ni核殼）�！�

瑞安·曼索補充：“NiO x核心的無定形、無序性質，似乎與α－Ni（OH）2最相似，允許Ni擴散到FeO x中，用于NiO x －NiO x ／ FeO x核心混合殼納米粒子。合成的混合金屬氫氧化物／氧化物殼層提供了最有效和穩(wěn)定的納米催化劑，其性能優(yōu)于預期OER活性為1：1的NiOx／FeOx合金納米顆粒。

這些發(fā)現(xiàn)強調，不僅結晶性，而且金屬種類、無序性和組成的三維形態(tài)、相和化學環(huán)境都能顯著影響納米催化劑對堿性OER的電催化活性和穩(wěn)定性。”