01 【導(dǎo)讀】 氫氣(H2)被廣泛認為是一種有吸引力的傳統(tǒng)化石燃料替代品。電催化水分解制氫技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、原料范圍廣、產(chǎn)品純度高等優(yōu)勢，是一種具有競爭力的大規(guī)模制氫策略。目前，貴金屬(如Pt、Ir和Ru)材料仍被認為是最有效的析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)催化劑。但它們的稀缺性和高昂的成本極大地阻礙了它們的工業(yè)應(yīng)用，因此，大量的精力已經(jīng)投入到開發(fā)和合成低成本的替代品催化劑。 在眾多非貴金屬電催化劑中，銅基材料因其儲量豐富、無毒、d軌道豐富、多種氧化還原態(tài)(Cu3+、Cu2+、Cu1+和Cu0)等特點逐漸受到重視。然而，銅衍生納米材料的電催化反應(yīng)遲緩，催化性能較差。為了提高它們的催化活性，近年來人們提出了許多方法。一方面，雜原子摻雜已被認為是修飾表面電子結(jié)構(gòu)和增強本征活性的有效方法，但目前僅用于單一催化劑的單次調(diào)控，難以實現(xiàn)雙功能。另一方面，氧空位的產(chǎn)生也被證明是一種增強電催化活性的有效方法。目前只能通過一種方法使銅基催化劑的活性得到提升。因此，將惰性銅激活成具有高催化活性和穩(wěn)定性的多價離子催化劑仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。 02 【成果掠影】 重慶科技大學(xué)陸世玉、金夢、王融和南京大學(xué)鄒志剛院士等人通過Fe、Ni雙金屬誘導(dǎo)生成大量空位來激活惰性Cu基材料，構(gòu)建了一種新型雙功能催化劑(Ni:Fe-CuO/Cu2O)。首先，微量的Fe摻雜腐蝕了Cu襯底，產(chǎn)生大量的氧空位。其次，拉曼光譜和密度泛函理論(DFT)計算表明，F(xiàn)e、Ni原子的摻雜可以優(yōu)化H2O的吸附和解離能，并作為中間體的輔助吸附位點，從而大幅降低HER和OER的催化反應(yīng)勢壘。結(jié)果表明，Ni:Fe-CuO/Cu2O催化劑在堿性條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能催化活性和穩(wěn)定性。本工作為開發(fā)一種新型高效的非貴金屬催化劑提供了一種出色的制備途徑和策略，極大的促進電解水制氫技術(shù)在綠色能源轉(zhuǎn)換體系中發(fā)揮重要作用。 03 【圖文解析】 圖1、(a) Ni:Fe-CuO/Cu2O催化劑的合成示意圖;(b) Cu(OH)2/CF, (c) Fe-Cu(OH)2/CF, (d) Ni:Fe-Cu(OH)2/CF和(e) Ni:Fe-CuO/Cu2O的SEM圖像;(f-g) Ni:Fe-CuO/Cu2O的TEM圖像;(h-j)