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記者從中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院了解到，該院固體物理研究所李越研究員課題組在分級異質(zhì)結(jié)構(gòu)Ni3Se4@NiFe水滑石納米片的制備及其全解水研究方面取得新進展，相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表在《納米視界》上。該研究工作為開發(fā)低成本、高活性的雙功能電解水催化劑提供了一種有效的設(shè)計思路。
電解水規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵是如何降低陽極析氧反應(yīng)（OER）和陰極析氫反應(yīng)（HER）的過電位，實現(xiàn)在低電位下的大電流產(chǎn)氫，進而降低電能消耗與制氫成本。研究表明Ru、Ir、Pt等貴金屬及其氧化物具有最優(yōu)異的析氫催化性能，但其價格昂貴、資源匱乏限制了這些材料的廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展廉價高效非貴金屬電解水催化劑具有十分重要的科學意義和實用價值。
現(xiàn)有催化劑通常只對一種反應(yīng)（OER或HER）具有較高的催化活性，因此電解水反應(yīng)需要兩種不同類型催化劑。這使得電解水設(shè)備更加復雜，運行成本增加。如果將不同功能的催化劑組裝成一種分級結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)納米材料，構(gòu)筑一種雙功能全解水催化劑，可以有效解決上述問題。
基于此，固體物理研究所的研究人員通過簡單的兩步水熱法，將具有析氫性能的Ni3Se4納米片和析氧性能的NiFe組裝成具有分級結(jié)構(gòu)的異質(zhì)全解水催化劑。由于穩(wěn)定的分級結(jié)構(gòu)以及催化劑之間的電子相互作用，這種納米催化劑具有優(yōu)異的全解水活性，全解水電流密度為10mA/cm2時，所需電壓僅為1.54V，并且在電流密度為10mA/cm2時持續(xù)工作100小時，沒有明顯的衰減，證明其穩(wěn)定性非常好。（吳長鋒）
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