氢能是清洁和理想的零碳排放能源之一。利用电催化分解水生产氢能具有能耗低、过程环保、产品纯度高以及能量转化效率高等优点，是一种大有前景的能源存储和转化方式。其中最关键的问题是寻找可替代贵金属铂的低成本、高活性的电催化剂。目前报道的大部分单组分电催化剂，其活性受限于自身固有的氢吸附自由能；而开发多组分多界面复合型电催化剂有望改善材料的氢吸附能，并实现催化剂产氢性能的突破。近日，东北师范大学化学学院多酸科学教育部重点实验室在该领域取得重要研究进展。
实验室博士生马媛媛作为研究工作第一作者，博士后郎中玲作为共同第一作者，以过渡金属取代型多酸作为催化剂分子设计平台，利用多酸中天然的准界面结构原位塌陷，成功制备出一种纳米尺寸多界面的镍碳化物复合电催化剂Ni/WC@NC（如图1所示）。这种多界面的Ni/WC@NC催化剂具备低成本、催化活性优良、稳定性好等优点，可应用于全pH范围产氢。研究工作首次通过原位同步辐射实验、理论计算和旋转环盘电极实验共同揭示了镍与碳化钨多界面结构之间的电子转移与质子传递过程是催化剂提高活性的关键，而界面的增加将是复合型电催化剂性能提高的重要设计路径。该工作发表于国际著名化学类杂志《能源与环境科学》上 (High efficient hydrogen evolution triggered by a multi-interfacial Ni/WC hybrid electrocatalyst, Energy Environ. Sci., 2018, 11, 2114 – 2123；IF = 30.067)，该论文是在李阳光教授和谭华桥副教授研究团队指导下与苏州大学康振辉和钟俊教授课题组共同合作完成的。
图1 由{Ni54W72}多酸制备Ni/WC@NC电催化剂用于电解水产氢研究
