Page 18 - 《精细化工》2020年 第10期
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·1948·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                                                                   在两者的边界处，电解液中 H 2 O 分子中的 O 原
            极表面，发现裸露的 Pt(111)晶面在修饰了 Ni(OH) 2
            纳米簇后，Ni(OH) 2 对 Pt 电极表面的覆盖作用使电                     子与 Ni(OH) 2 之间以及 H 2 O 分子中的 H 原子与 Pt
            极表 面可 用 的 Pt 活性位 点减 少了 35%，但 是                     之间同时存在相互作用，H 2 O 分子在 Ni(OH) 2 纳米
            Ni(OH) 2 /Pt(111)电极相较于未修饰单晶 Pt 电极，其                团簇表面被分解后，生成的氢中间体 H ad 随后被吸
            HER 活性提升了 8 倍，表明 Ni(OH) 2 纳米团簇与 Pt                 附在附近的 Pt 表面上，最终结合成 H 2 并从 Pt 电极
                                                                                 –
            原子对催化反应的协同作用。作者对 Ni(OH) 2 /Pt(111)                 表面释放，同时 OH 从 Ni(OH) 2 团簇表面脱附并为
            电极的协同作用机理提出了如下猜想，Ni(OH) 2 纳米                       另一 H 2 O 分子空出反应位点，从而使整个过程形成
            团簇与 Pt 之间的界面在加快碱性 HER 的反应活性                        一个循环。DANILOVIC 等         [46] 系统地研究了各种金
            中扮演了重要角色，如图 2 所示。                                  属电极经 Ni(OH) 2 改性前后的 HER 性能，结果表明，
                                                               Ni(OH) 2 几乎可以促进所有金属表面上的 HER 过
                                                               程。Ni(OH) 2 与金属之间的协同作用使金属电极改性
                                                               后催化性能得到提升，进一步证实了基于过渡金属
                                                               氢氧化物异质结构催化剂的有效性。
                                                                   SUBBARAMAN 与 DANILOVIC 等的相关工作
                                                               证明了 Ni(OH) 2 改性对金属的碱性 HER 性能的促进
                                                               作用，这激发了大量通过引入过渡金属氢氧化物来
                                                               构造异质型催化剂的相关工作。与之前在 Pt 等金属
                                                               表面直接电化学沉积 Ni(OH) 2 纳米团簇来构造异质
                                                               界面的方法不同，2015 年，YIN 等           [52] 成功解决了一

                       +
                     AC —溶液中金属阳离子；M—金属                         维超细 Pt 纳米线在层状 Ni(OH) 2 片层表面的形核生
            图 2    电催化条件下 H 2 O 分子在 Ni(OH) 2 /Pt 催化剂表面         长问题，制备出了表面附着有结晶性良好的超细 Pt
                 解离生成 H 2 过程的机理图       [45]                    纳米线（直径~1.8  nm，长度 10~50  nm）的单层
            Fig.  2    Schematic  representation  of  water  dissociation  on   Ni(OH) 2 纳米片（片层直径~500 nm）催化剂，如图
                   Ni(OH) 2 /Pt  catalyst  surface  to  generate  H 2   under
                   electrocatalytic conditions [45]            3 所示。















                                 图 3    Pt NWs/SL-Ni(OH) 2 催化剂的合成路径及形态结构的示意图          [52]
               Fig. 3    Schematic representation of the synthesis route and morphological structure of Pt NWs/SL-Ni(OH) 2  catalyst [52]

                 以氢氧化物纳米片为基体的方法使得贵金属的                          氢吸附自由能为 0.08  eV，在理论的最佳值 0  eV 附
            用量大大减少，为引入 Ni(OH) 2 的复合界面催化剂                       近 [53-54] ，但其在碱性条件下的析氢活性却较差，在
                                                                        2
            的实用化设计提供了新途经。金属 Pt 以该构型复合                          10 mA/cm 电流密度下的过电势>100 mV           [55] 。为了进
            氢氧化物后的 Pt NWs/SL-Ni(OH) 2 催化剂的 HER 性               一步开发新型高效的碱性 HER 催化剂，引入氢氧化物
            能有显著提升，在浓度为 1 mol/L KOH 溶液及相同                      的策略也应用在了MoS 2 等更多有潜力的催化材料中。
            的 Pt 用量下，其在–0.07 V vs. RHE 电势下的析氢电                     ZHANG 等   [56] 以 CC 为基体，通过电化学沉积
            流密度约是商用 Pt/C 电极的 4 倍，而且由于附着在                       的方法将 Ni(OH) 2 颗粒沉积到预先水热合成的 MoS 2
            Ni(OH) 2 片表面的 Pt 纳米线不易迁移团聚，所以催                     纳米片上，最终制备出 MoS 2 纳米片垂直生长在 CC
            化剂比商用 Pt/C 表现出更优的催化稳定性。                            表面形成阵列，纳米尺寸的 Ni(OH) 2 颗粒（直径为
                 MoS 2 作为非贵金属催化剂在酸性 HER 中表现                    5~10 nm）锚定在 MoS 2 纳米片表面上，具有丰富的
            出优异的催化活性，理论计算证明了其边缘位置的                             三维微观结构异质结构催化剂 Ni(OH) 2 /MoS 2 /CC。
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