施嘉伦，盛敏奇*，马凯文

（苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215137）

氢气(H2)由于具有能量密度大、燃烧无CO2排放等优势，因此是一种广受关注的新能源载体[1]。电解水制氢是制备高纯H2的有效方法[2]。仅从反应热力学出发，当阴极电位达到理论析氢电位时即可发生析氢反应(HER)。然而，HER 过程中存在反应动力学势垒，需要额外施加一定的阴极过电位(ηc)才能使反应有效进行[3]。为了提升制氢过程的能量转换效率，需要使用具有HER 催化活性的物质作为阴极材料来降低ηc。Pt/C 材料是现今HER 催化活性最高的商业化电极材料，但是其价格昂贵，难以广泛使用[4]。

Ni-W 合金具有一定的HER 催化活性，并且理论计算与实验研究表明当W 含量为12.5%(原子分数)左右时Ni-W 合金的HER 催化活性达到峰值[5]。但与Pt/C 材料相比，尚存在较大差距。一般可通过以下2 种优化途径来进一步提升Ni-W 合金的HER 催化活性：(1)扩大Ni-W 合金的比表面积，使之暴露出更多的催化活性位点；(2)提升电极(以Ni-W 合金为电极的催化活性物质)的表面粗糙程度，利用高粗糙度的电极表面对H2析出时形成的气-固-液三相接触线产生多点切割，促进H2气泡从电极表面快速脱离，进一步加快反应的动力学进程。有鉴于此，可以通过在Ni-W 合金表面合理引入异种物质(如纳米碳材料)，实施纳米尺度的复合，在Ni-W 合金表面构建特殊的微纳结构，进而实现上述2 种优化。

传统的催化活性材料大多为粉末状，需要使用粘结剂将其覆于基底电极表面[6]。粘结剂使用不当易造成催化活性材料脱落，引起电极失效；……