张议洁 刘乐然 武 昀 赵 斐 刘 光 李晋平

(太原理工大学化学化工学院，气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，太原 030024)

0 引言

利用太阳能、风能等可再生能源电解水制取氢气是将可再生能源转化为绿色氢能的有效手段，被认为是解决人类社会面临的能源危机和环境污染的终极解决方案之一[1-4]。电解水制氢具有零污染、低成本、所得氢气纯度高等优点，但其阳极析氧反应(OER)由于涉及复杂的4H+/4e-的转移和O—O键的形成，往往反应速率缓慢且需要较高的过电位[5]，从而严重限制了整体电解水制氢效率，增大了能耗。目前，理想的OER电催化剂是贵金属氧化物IrO2和RuO2，但有限的储存、昂贵的价格及长程催化稳定性差限制了其广泛的应用[6-8]。因此，研发地球含量丰富、成本低、本征活性高的铁系金属(Fe、Co、Ni)催化剂是解决此类难题的关键[9-10]。然而，这些催化剂大多数只能驱动小电流密度的OER过程，大规模电解水制氢过程中需要更低过电位驱动更高的电流密度并具有长期稳定性的催化剂[11-13]。因此，如何实现廉价铁系金属在大电流密度下稳定催化OER仍是一个挑战。

铁系金属羟基氧化物(MOOH)由于具有化学稳定性好、组分可调以及廉价易得、环境友好等优点，已被广泛应用于OER催化电极的制备[9,14]，其中NiFe双金属羟基氧化物由于金属中心间的强协同作用已被证明是最有效的电催化剂之一[15-16]。然而由于导电性能差、表面OER活性位暴露较少，限制了其大电流OER催化活性[17]。为了克服这些限制，目前科学家们已经采取了很多策略：(1)原位自生长NiFe基纳米材料，从而提高其结构稳定性[7,13,18]；……