西南大学课题组在高效催化电解水研究中取得新进展

近日，西南大学化学化工学院罗红群教授和李念兵教授课题组在环境催化领域国际知名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(影响因子：11.698)上发表题为“CoNi based alloy/oxides@N-doped carbon core-shell dendrites as complementary water splitting electrocatalysts with significantly enhanced catalytic efficiency”(氮掺杂碳包覆的CoNi基合金/氧化物核-壳枝蔓晶用于高效全电解水的研究)的文章。西南大学为该成果的第一完成单位，罗红群教授和李念兵教授为共同通讯作者，罗红群教授指导的2016级硕士研究生张清为第一作者。

据悉，电解水反应在获得清洁氢能和开发高效燃料电池中占有重要地位，而实现高性能电解水的关键之一是开发高效、高稳定性的电催化剂来降低析氧和析氢反应的活化能势垒，加速反应动力学过程。作为商用电催化剂的贵金属和贵金属氧化物却由于资源稀缺及价格高昂严重制约其大规模应用。

罗红群教授和李念兵教授课题组利用Ostwald熟化原理，实现了发散型CoNi合金枝晶分级结构的可控生长。该论文详细研究了CoNi合金从成核至熟化的生长过程以及Co/Ni比例对晶化过程的影响。通过催化性能对比发现，该发散型CoNi合金枝晶较以往报道的其他类型非贵金属催化剂表现出优越的催化析氢活性。在此基础上，该课题组通过简单的控温碳化对CoNi合金枝晶进行表面改性，获得了氮掺杂碳壳包覆的CoNi合金/CoNiO2枝晶核-壳型复合材料，大大改善了CoNi合金在析氧反应中的催化活性和稳定性，并阐释了其活性中心、合金效应、电子传递路径以及活性位点与催化活性的关系，为电化学领域中高性能非贵金属催化剂的微结构调控提供了思路。