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Nano Research：首次报道！CA-Ni/NiO@NCS助力UOR和HER

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Nano Research：首次报道！CA-Ni/NiO@NCS助力UOR和HER
界面工程逐渐引起了研究人员对构建用于尿素电解的活性双功能催化剂的大量研究兴趣。对界面两侧组分的结晶度转变的基本认识对于通过界面工程实现催化剂的可控构建具有极其重要的意义，但是仍然是一个挑战。
基于此，中国海洋大学黄明华教授和沙特阿拉伯伊玛目穆罕默德·伊本·沙特伊斯兰大学Arafat Toghan（共同通讯作者）等人报道了一种通过简便的水热和随后的热解策略，并成功地在多孔N掺杂碳球上制备了Ni/NiO异质纳米颗粒（CA-Ni/NiO@NCS或CC-Ni/NiO@NCS）。
Nano Research：首次报道！CA-Ni/NiO@NCS助力UOR和HER
在文中，作者首次展示了实验观察结果，即通过在热解过程中简单地调整加热速率，可以微调Ni/NiO界面，其中结晶/非晶或结晶/结晶Ni/NiO异质结的可控调节实现了多孔N掺杂碳球上修饰的纳米颗粒（分别为CA-Ni/NiO@NCS或CC-Ni/NiO@NCS）。
作者发现精心设计的CA-Ni/NiO@NCS在催化尿素氧化反应（urea oxidation reaction, UOR）和HER方面表现出比CC-Ni/NiO@NCS的结晶/结晶对应物更显着的双功能。在UOR和HER的工作电位分别仅为1.304 V和-0.096 V时，CA-Ni/NiO@NCS可以在63 h内稳定地产生10 mA·cm-2的电流密度。
Nano Research：首次报道！CA-Ni/NiO@NCS助力UOR和HER
研究发现，CA-Ni/NiO@NCS如此优异的催化性能主要归因于晶态Ni和非晶态NiO在界面区域的协同效应，可以优化电子和电荷转移以及活性位点的电子密度，从而促进尿素和水分子的吸收。同时，独特的多孔结构可以提供高度开放的传质通道，以加速电解质离子、反应中间体和产生的气体的扩散。
更重要的是，在利用CA-Ni/NiO@NCS作为阳极和阴极的双电极系统中，记录的电池电压低至1.475 V，为尿素电解提供10 mA·cm-2的电流密度。此外，当通过AA电池或开路电压为1.5 V的商用太阳能电池驱动时，该电解槽具有优异的尿素电解性能和剧烈的气体释放。该工作不仅阐明了结晶/结晶或结晶/非晶异质结构对催化UOR和HER的贡献，而且指出了通过可控界面工程提高催化效率的有希望的途径，以实现实际的尿素电解。
Nano Research：首次报道！CA-Ni/NiO@NCS助力UOR和HER
Controllable Ni/NiO interface engineering on N-doped carbon spheres for boosted alkaline water-to-hydrogen conversion by urea electrolysis. Nano Research, 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4505-1.
https://doi.org/10.1007/s12274-022-4505-1.
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