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探索用于水電解的高活性催化劑(析氫和析氧反應)對于高純度氫和氧的可持續生產至關重要。非晶化和晶界工程能夠用于改善水電解的催化動力學。然而，結晶/非晶界面(CAI)的協同效應很少被深入地研究。

基于此，四川大學羅奎和山東大學吳昊等通過陽離子交換策略構建了具有豐富CAI和優異的水電解催化性能的FeCo(NiS₂)₄-C/A。

?川大/山大Adv. Sci.：結晶/非晶界面起大作用，加速FeCo(NiS2)4-C/A的水電解動力學

Fe離子的摻入不僅導致豐富的表面缺陷、活性位點的暴露和更高密度的CAI的非晶/晶體異質性，而且改變了FeCo(NiS₂)₄-C/A的形貌(具有多孔結構的空心納米管)，有利于水分解過程中的離子交換和電荷轉移。

密度泛函理論(DFT)研究表明，CAI在加速水電解動力學中起著重要作用，其中Co原子在FeCo(NiS₂)₄-C/A催化劑對HER中的H原子具有0.002 eV的最佳結合能，而對于OER的關鍵步驟，它也具有1.40 eV的最低反應勢壘，同時H₂O分子傾向于吸附在界面Ni原子上。

因此，異質結構FeCo(NiS₂)₄-C/A對HER和OER均表現出低過電位、高電流密度和優異的穩定性。FeCo(NiS₂)₄-C/A在10 mA cm^-2電流密度的OER和HER過電位分別為230 mV和82 mV，并且其在全水分解中僅需1.51 V的低電池電壓就能達到10 mA cm^-2的電流密度。

基于嚴格的實驗和計算研究，CAI在雙功能FeCo(NiS₂)₄-C/A電催化劑中的優越性和作用得到了證明，這也解釋了為何FeCo(NiS₂)₄-C/A在水電解中具有優異動力學。該項工作指出了電催化劑CAI的價值，這可能為設計用于水分解的理想電催化劑提供新思路。

Unveiling the Accelerated Water Electrolysis Kinetics of Heterostructural Iron-Cobalt-Nickel Sulfides by Probing into Crystalline/Amorphous Interfaces in Stepwise Catalytic Reactions. Advanced Science, 2022. DOI: 10.1002/advs.202201903

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