高效水氧化电催化剂：非晶镍钴复合氢氧化物纳米笼

　　人们普遍认为利用电化学方法将水裂解为氢气和氧气是一种非常有前景的从可再生资源中获得清洁能源的方式。然而，在实际应用中，阳极上需要加载较高的过电位才能产生析氧反应（即水氧化过程），这极大的降低了电解池中水裂解的整体效能。因此通常会需要利用催化剂来降低此过电位。但是现有报道的水氧化电催化剂中大部分都是晶体或实心材料，因此仍然会面临这些材料固有的一些缺点，例如在长期的电化学反应过程中这些材料呈现出较差的稳定性等。来自北京航空航天大学以及国家纳米科学中心的研究者合作首次报道了NiCo_2.7(OH)_x非晶纳米笼的合成和微结构表征，该材料对于水氧化过程具有非常有效的催化效果。研究成果于2015年3月9日发表在《Advanced Energy Materials》上，并被编辑选为当期的封面文章进行报道。 

　　该研究团队利用一种独特的模板法合成了镍钴复合氢氧化物的非晶空心纳米笼材料，并且利用北京同步辐射装置1W1B-XAFS实验站技术获得了此种非晶催化剂内部结构的一些详细信息，例如元素的氧化态、键长以及配位数等。这些数据显示催化剂内部有大量的结构变形、扭曲等无序结构。而这些金属元素的低配位数以及大量的内部无序与一些贵金属的高能面表面结构十分相似，使得研究者相信所制备的NiCo_2.7(OH)_x非晶纳米笼应该具有较高的表面反应性与结构稳定性，将会是一种潜在的优良电催化剂。 

　　在实际电化学测试中，此催化剂确实显示出了十分高的催化活性与稳定性。另外，通过模拟计算发现，不同镍钴成分比的催化剂的活性与氢氧化物纳米笼表面的反应性密切相关。该研究团队的负责人、北京航空航天大学的郭林教授这样描述他们的工作：“我们的研究不仅开发了一种普适性的制备非晶空心纳米材料的方法，并且在电催化的研究过程中引入了理论计算与模拟，与实际测试结果进行了比较和讨论，为合理设计与可控制备简单而高效的水氧化电催化剂提供了研究基础与思路。”

　　发表文章： 

　　Jianwei Nai, Huajie Yin, Tingting You, Lirong Zheng, Jing Zhang, Pengxi Wang, Zhao Jin, Yu Tian, Juzhe Liu, Zhiyong Tang,* and Lin Guo*.  Efficient Electrocatalytic Water Oxidation by Using Amorphous Ni–Co Double Hydroxides Nanocages. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401880.