近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所李越研究員課題組在分級異質結構Ni₃Se₄@NiFe 水滑石納米片（LDH）的制備及其全解水研究方面取得新進展，相關研究結果發表在Nanoscale Horizons (DOI:10.1039/x0xx00000x)上。

　　隨著能源危機和環境問題的日益嚴峻，人們對發展清潔、可持續的能源需求日益增長。氫能由于具有能量密度較高、環境友好、可再生等特點，是化石燃料的理想替代品。在各種各樣的制氫技術中，電解水被認為是一種最有潛力的制氫技術，這是因為電解水可以將其他綠色能源（如太陽能、風能）儲存在氫氣中，實現可持續發展。

　　電解水規模化應用的關鍵是如何降低陽極析氧反應（OER）和陰極析氫反應（HER）的過電位，實現在低電位下的大電流產氫，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異的OER和HER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用。因此，發展價廉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。此外，現有催化劑通常只對一種反應（OER或HER）具有較高的催化活性，因此電解水反應需要兩種不同類型催化劑。這使得電解水設備更加復雜，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構的異質結納米材料，構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 LDH組裝成具有分級結構的異質Ni₃S_e4@NiFe LDH全解水催化劑。由于穩定的分級結構以及NiFe LDH和Ni₃Se₄之間的電子相互作用，Ni₃Se₄@NiFe LDH納米催化劑具有優異的全解水活性（全解水電流密度為10mA cm^-2時，所需電壓僅為1.54V），并且在電流密度在10 mA cm^-2時持續工作100小時，沒有明顯的衰減，證明其穩定性非常好，該研究工作為開發低成本、高活性的雙功能電解水催化劑提供了一種有效的設計思路。 

　　 以上研究得到了中科院交叉團隊項目和國家自然科學基金項目資助。

　　全文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/nh/c9nh00177h

圖1. Ni₃Se₄@NiFe LDH制備過程示意圖

圖2.Ni₃Se₄@NiFe LDH全解水性能測試