研究人员已经开发了一种由多氧键合镍单原子支撑的石墨烯二维高效析氧催化剂。

近日，中科院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区课题组研究员吴忠帅团队和上海同步辐射光源研究员郑江团队共同开发了一种高活性、高稳定性的多氧配位单原子镍负载石墨烯电化学析氧二维催化剂。太阳能和风能等256多种清洁能源的易变性和随机性造成了大量的清洁能源浪费。电催化分解水生成氢气是一种绿色有效的储存清洁能源的方法。水的电催化分解中的阳极析氧反应是一个多电子反应，需要很高的过电位，是水的电催化分解的瓶颈。单原子催化剂由于其100%的原子利用率和独特的键合结构，在许多电催化反应(如电催化氧还原、析氢和CO2还原)中表现出高效率和高选择性。然而，单原子催化剂在析氧方面的应用进展缓慢，因此迫切需要开发一种高效的单原子析氧催化剂新技术。该研究团队开发了一种以蔗糖和氯化镍为前体的盐模板法，用于高效制备多氧配位镍单原子负载超薄石墨烯二维催化剂。从X射线吸收精细结构谱分析发现，催化剂结构中的镍元素不仅以单原子形式均匀分布，而且具有>高价态的镍(ⅱ)和饱和的镍-氧配位结构多氧键合镍单原子催化剂在碱性电解质的析氧反应中表现出高稳定性和优异的催化活性，在10 mA/cm2下的过电位为224 mV。理论计算表明，多氧键合镍单原子催化剂的优异催化活性来源于镍单原子的高氧化态因此，这一工作为创造新型高效析氧单原子二维催化剂提供了一个新的方案。

《先进科学》发表相关研究成果这项工作得到了国家自然科学基金和国家重点研究发展计划的支持

科学家开发了聚氧结合镍单原子负载石墨烯二维高效析氧催化剂