Ni3N–CeO2ヘテロ構造の二機能触媒による電気化学的水分解

要約 水の電気分解において水素生成反応（HER）と酸素生成反応（OER）のために低コストで高効率な二機能触媒を開発することは非常に重要です。ここでは、ニッケルフォーム上にNi3N‐CeO2/NFヘテロ構造を合成し、優れたHERおよびOER性能を示します。その結果、Ni3N‐CeO2/NF二機能触媒に基づく水電解槽は、Pt/C||IrO2触媒よりも大幅に優れた1.515 V@10 mA cm−2を必要とします。イン situ特性評価により、CeO2がHERとOERプロセスでまったく異なる役割を果たすことが明らかになりました。イン situ赤外分光法と密度汎関数理論計算は、CeO2の導入が界面水の構造を最適化できることを示しており、Ni3NとCeO2の相乗効果がHER活性を大幅に向上させることを示しています。一方、イン situラマンスペクトルは、CeO2がOERを促進するためにO V（酸素空孔）に富むNiOOHの再構成を加速することを明らかにします。この研究は、水分解のためのNi3NのHERおよびOER活性を促進するCeO2の異なる触媒メカニズムを明らかにし、水分解のための高性能二機能触媒を設計するための有用な指針を提供します。