铬掺杂镍铁氧体垂直纳米片阵列实现高电流密度双功能水分解制氢

本文推荐：研究者通过水热法在镍泡沫上构建了Cr掺杂NiFe2O4(CNFO)垂直纳米片阵列，该双功能催化剂在5M KOH中仅需2.22V即可驱动500mA·cm-2的工业级电流密度，其析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别低至384mV和1.533V，且在40小时稳定性测试和40-80°C温度范围内均表现优异，为大规模制氢提供了新型电极材料解决方案。

　　

Highlight部分专业翻译：

INTRODUCTION:

当前全球经济和人口快速增长导致化石燃料储备日益枯竭[1]，开发清洁能源技术迫在眉睫。虽然太阳能和风能等可再生能源具有间歇性供应特点[2]，但氢能因其环境友好性和超高重量能量密度[3]成为理想选择。电化学水分解制氢技术...

EXPERIMENTAL:

材料：六水合硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)、九水合硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)等试剂均采购自Sigma Aldrich等知名供应商。CNFO/NF合成：先将镍泡沫(3×3cm²)用2.5M HCl超声清洗15分钟...

RESULTS AND DISCUSSION:

场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(HRTEM)分析显示，NFO样品呈现均匀分布的纳米片结构[图2(a-b)]，而Cr掺杂电极(CNFO)则形成更致密的3D垂直超薄纳米片交联网络[图2(c-d)]，这种特殊结构能暴露更多活性位点...

ELECTROCHEMICAL MECHANISM IN ALKALINE MEDIUM:

OER机制：析氧反应[图8(a)]包含4个电子转移和4个质子脱离过程，关键涉及三种中间体：羟基氧化物(M-OOH)、氢氧化物(M-OH)和氧化物(M-O)。在碱性介质中，OH^-首先与催化剂活性位点M结合形成M-OH，随后...

CONCLUSION:

结论表明，通过调控NiFe₂O₄中Cr掺杂量(CNFO)可显著提升碱性介质中的全水分解效率。自支撑CNFO/NF电极在5M KOH中仅需2.22V即可达到500mA·cm^-2的工业级电流密度，且在80°C高温下性能更优...