近日，我校suncitygroup太阳新城客户端许并社教授团队在电催化制氢领域取得重要进展，相关成果以“Copious dislocations defect in amorphous/crystalline/amorphous sandwiched structure P-NiMoO4 electrocatalyst towards enhanced hydrogen evolution reaction”为题，发表在国际顶级期刊ACS Nano（影响因子17.1）上。我校博士研究生张凯为第一作者，苏庆梅教授、王智勇教授和杜高辉教授为共同通讯作者，陕西科技大学为唯一通讯作者单位。
电催化水分解反应制取氢气是一种高效、安全、绿色，备受关注的制氢技术，其中，碱性电解水制氢技术（HER）商业化模式成熟，是实现可再生能源规模化制氢的重要手段。然而，该技术目前存制氢效率低和成本较高的问题。因此，设计和构筑具有优异催化性能和低成本的高效HER电催化剂以降低反应能垒，增强HER反应动力学是目前面临的主要挑战。最近的研究策略主要集中在提高电催化剂的本征活性，如构筑异质界面和调节电子结构等。非晶材料内部原子的排列不是周期性的，只是局部短程有序，其固有的无序性会产生大量的“悬挂键”和缺陷，可以合理地打破晶体结构的周期性，从而提供更多的活性位点，改变缺陷周围的电子分布，提高催化活性。而且，由于非晶材料独特的结构，其在碱性和酸性条件中都具有较强的耐腐蚀性，对提高催化剂的稳定性非常有利。更重要的是非晶结构存在大量可以灵活变化的局部结构，可以加速活性位点和中间体之间的电荷转移。
该工作通过磷化策略，诱导金属氧化物部分非晶化，获得非晶-晶体界面，并引入大量位错缺陷。通过大量的HAADF-STEM精细结构表征可以观察到催化剂内部具有大量的裂纹。位错缺陷的产生与界面(如:孪晶界、晶/非晶界面、晶/晶界面)或晶相裂纹密切相关。由于应力和热应力的相互作用，这些区域经常发生应力集中。当应力或热应力值达到位错的临界剪应力时，位错开始激活滑移，导致位错产生。该位错缺陷在HER反应中具有重要的作用，协同非晶-晶体界面和调控了金属氧化物电催化剂的电子结构、提供了更多的活性位点，从而赋予了电催化剂在碱性水和海水中均具有较好的催化活性，主要表现为：在碱性水溶液和海水溶液中达到10 mA /cm2的过电势分别为45和75mV，此外，此催化剂在100h的循环测试中具有较好的稳定性。此工作利用简便的磷化策略可以在催化剂中引入非晶-晶体界面和位错缺陷，为生产低成本、高效的HER催化剂提供了有效手段。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12049
（核稿：张鹏伟 编辑：阿丽亚）
