一种高度非晶态的多金属（钴、铁、镍和钨）电催化剂，在碱性介质中可实现整体水分解，在酸性介质中可实现氢气释放

《Langmuir》：A Highly Amorphous Multimetallic (Co, Fe, Ni, and W) Efficient Electrocatalyst for Overall Water Splitting in Basic Media and Hydrogen Evolution in Acidic Media

电化学水裂解研究开发新型多相催化剂A-FNC，采用环保可扩展的共沉淀法合成具有Fe?WO?、NiWO?和WO?三相结构的非晶态催化剂。通过XRD、SEM、TEM及XPS等多维度表征证实其高缺陷密度特性，协同Fe/Ni/Co元素显著提升极端pH下析氢反应（HER）过电位至1.59V，同时保持碱性介质中氧析出反应（OER）的高稳定性，为低成本高效水裂解催化剂开发提供新思路。

　　

工业增长的全球影响导致天然气和电力的消耗迅速增加，而企业仍在生产过量的天然气和石油，但这些资源仍不足以满足全球的能源需求。在这种情况下，对替代性绿色能源燃料的研究变得越来越受欢迎。由于电化学水分解具有可再生性和环保优势，它被视为化石燃料的理想替代品。因此，开发一种极其稳定、廉价且高效的双功能催化剂对于大规模应用电化学水分解至关重要。在本研究中，采用了一种简单、环保且可扩展的共沉淀方法合成了高度无序的非晶态电催化剂（A-FNC），该催化剂在煅烧后会结晶为三种不同的相：Fe₂WO₆、NiWO₄和WO₃。通过使用PXRD、FESEM、HR-TEM、XPS等多种表征技术，深入研究了合成催化剂的结构和形态。先前的研究表明，非晶态相含有大量缺陷，这些缺陷有助于提高催化活性。Fe、Ni和Co之间的协同作用被认为是其在极端pH值下具有优异电催化活性以及在碱性介质中进行氧还原（OER）的主要原因之一。通过对多种电化学技术进行详细测量和分析，进一步了解了所有合成样品的催化性能，如过电位、塔菲尔斜率、稳定性等。最终，在两电极电池中，该催化剂在碱性电解液中的η₁₀值为1.59 V，超过了迄今为止报道的许多类似催化剂。这些发现表明，使用地球上丰富且成本低廉的非晶态电催化剂是实现水催化的有效途径，具有广阔的应用前景。