電催化是當前國內外科研領域的重點議題，開發更高效、切實可行的電催化劑，以實現產氫、產氧、燃料和化學品轉化，是未來很長一段時間內，必須要攻克的關鍵問題。
2019年11月26日，俞書宏院士團隊和施劍林院士團隊及其合作者分別在Nature Communications發表電催化最新研究進展。中國科學技術大學俞書宏、高敏銳等人發展了一種混合相二硒化鈷催化劑，可在酸性介質中實現穩定的電催化性能；中科院上海硅酸鹽研究所施劍林、陳立松等人發展了一種Ni-Mo-N/CFC納米片催化劑，可同時實現電催化生產氫氣和甲酸。
燃料電池和電解槽等清潔能源技術需要高活性和高穩定性的電催化劑，以加速涉及多質子/多電子的電極反應。先前的研究報道了多種提高催化活性的方法，例如化學摻雜，應變和缺陷工程，合金化和脫合金。然而，在苛刻的電化學環境中，許多活性催化劑的降解，仍然是限制裝置效率和成本效益的主要挑戰。許多不含Pt族金屬的無機催化劑對各種重要的電極反應均顯示出高的固有活性，但其實際應用常常遭受不良的結構降解，因此穩定性較差，尤其是在酸性介質中。
有鑒于此，中科大俞書宏、高敏銳等人報道了一種堿熱合成方法，合成了立方相和正交相幾乎均勻分布的相混合二硒化鈷材料。
本文要點
要點1. 實驗發現，使用水電解作為模型反應，相混合的二硒化鈷催化劑在酸性電解質中的過電勢僅為124mV時即可達到10mA cm-2的電流密度。連續運行超過400 h后，催化劑沒有失活跡象，并且經過50,000個潛在循環后，極化曲線得到了很好的保留。
要點2. 進一步實驗和計算研究發現，相混合導致的Co和Se原子之間的共價提高了，這大大增強了晶格穩定性，從而提高了材料的穩定性。
Xiao-Long Zhang, et al. Polymorphic cobalt diselenide as extremely stable electrocatalyst in acidic media via a phase-mixing strategy. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12992-y
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12992-y
由于日益嚴重的環境污染和能源危機，開發清潔和可再生能源/資源（例如太陽能，風能和氫能）引起了廣泛關注。氫氣是有吸引力清潔能源。通過電催化分解水制氫是一種有效且經濟的技術，但是由于其動力學緩慢和低附加值的陽極析氧反應而受到嚴重阻礙。過渡金屬基氮化物通常具有較低的電阻和較高的機械穩定性，被認為是有前途的電催化劑，并且在各種反應（例如OER，HER和ORR）中顯示出高的活性。
有鑒于此，中科院硅酸鹽研究所施劍林，華東師范大學陳立松等人報道了一種負載在碳纖維布（Ni-Mo-N/CFC）上的鎳-氮化鉬納米片催化劑(Ni-Mo-N/CFC)，該催化劑在低成本的堿性甘油溶液中可同時電解生產高純度氫（陰極上）和高附加值的甲酸（陽極上）。
本文要點
要點1. 當在陽極和陰極都裝載Ni-Mo-N/CFC催化劑時，所建立的電解槽只需低至1.36 V的電池電壓就能達到10 mA cm-2的電流密度，比堿性水溶液低260 mV。
要點2. 該催化劑生成H2和甲酸的法拉第效率分別高達99.7％和95.0％。該工作利用非貴金屬電催化劑同時在陰極和陽極生產高價值產品的策略，對可再生能源技術的發展具有重要意義。
Yan Li, et al. Nickel-molybdenum nitride nanoplate electrocatalysts for concurrent electrolytic hydrogen and formate productions. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-13375-z
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13375-z
