顆粒在線訊：電化學(xué)全解水是實(shí)現(xiàn)綠色氫氣可持續(xù)生產(chǎn)頗具前景的策略之一。然而，析氧反應(yīng)（OER）動(dòng)力學(xué)較為緩慢，全解水制氫需要消耗更高的能量。因此，用5-羥甲基糠醛氧化反應(yīng)（HMFOR）來代替遲緩的OER，可在獲得高價(jià)值化學(xué)品的同時(shí)顯著降低過電位，降低能量消耗。貴金屬基化劑被認(rèn)為是堿性電解質(zhì)中較好的HMFOR催化劑，但由于成本高、儲(chǔ)量稀缺，阻礙了大規(guī)模應(yīng)用。近年來，過渡金屬催化劑對(duì)OER和HMFOR均表現(xiàn)出良好的活性。其中，鎳基化合物對(duì)于OER，真正的活性物質(zhì)有或以氫氧化物或羥基氧化物的形式存在。而與鎳基OER相比，大尺寸生物質(zhì)分子HMF的電氧化缺乏動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)，這是由于絕緣NiOOH非晶態(tài)層的厚度增加（~50 nm）和不可控的深度重構(gòu)降低了電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。因此，制備5~10 nm的超薄NiOOH層用于HMFOR有待進(jìn)一步研究，以提高它的穩(wěn)定性和電化學(xué)活性。 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所先進(jìn)材料與新能源應(yīng)用研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南方科技大學(xué)等，采用表面原位重構(gòu)的策略，在NiMo3S4上構(gòu)建了厚度為~5 nm的NiOOH層，對(duì)HMFOR具有良好的活性和穩(wěn)定性。原位高價(jià)Mo-O配位和表面硫酸根陰離子基團(tuán)有效地防止了表面深度氧化，形成了超薄的活性層，增加了電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。表面重構(gòu)后的NiMo3S4 (NiMo3S4-R)具有接近100%的HMF轉(zhuǎn)化率、FDCA選擇性和法拉第效率，顯著高于單一硫酸根陰離子改性的NiOOH和純NiOOH。此外，組裝的NiMo3S4-R||NiMo3S4電解槽用于HMFOR||HER，僅用1.414 V的超低電壓就達(dá)10 mA cm-2的電流密度，優(yōu)于商業(yè)的RuO2||Pt/C。 

　　相關(guān)研究成果以Surface-confined self-reconstruction to sulfate-terminated ultrathin layers on NiMo3S4 toward biomass molecule electro-oxidation為題，發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等的支持。

NiMo3S4-R的物相分析和微觀結(jié)構(gòu)表征

NiMo3S4-R表面重構(gòu)過程中電子結(jié)構(gòu)分析

NiMo3S4-R的電化學(xué)性能和器件性能

來源：上海硅酸鹽研究所