双原子掺杂硒化镍纳米线的制备及其析氧性能

摘要

为开发低成本、高稳定性的电解水析氧反应（OER）催化剂，该研究采用两步水热法制备了Fe、Ru双原子掺杂的硒化镍纳米线（FeRu-NiSe/NF）催化剂.首先通过水热硒化泡沫镍基底获得NiSe/NF前驱体，再通过二次水热过程将Fe³⁺和Ru³⁺引入NiSe晶格.电化学测试表明，FeRu-NiSe/NF在1 mol·L^-1 KOH溶液中表现出优异的OER性能：仅需276 mV过电位即可达到300 mA·cm^-2的电流密度，塔菲尔斜率低至41.31 mV·dec^-1.在300 mA·cm^-2大电流密度下，催化剂稳定运行165 h后活性保持率超过95%,显著优于单原子掺杂样品及同类NiSe基材料.双原子掺杂通过三重机制提升性能：1)电子结构优化，Fe-Ru协同调控Ni的d轨道电子分布，降低OER中间体吸附能垒；2)表面工程，形成高活性层，增加活性位点暴露；3)晶格稳定化，双元素调控结构稳定性，抑制结构降解.该工作为非贵金属电催化剂的设计提供了“双原子协同调控”的新策略，推动低成本电解水技术的实际应用.

关键词

电催化 / 双原子掺杂 / 析氧反应 / 稳定性