01 【导读】
氢气(H2)被广泛认为是一种有吸引力的传统化石燃料替代品。电催化水分解制氢技术具有反应条件温和、原料范围广、产品纯度高等优势，是一种具有竞争力的大规模制氢策略。目前，贵金属(如Pt、Ir和Ru)材料仍被认为是最有效的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)催化剂。但它们的稀缺性和高昂的成本极大地阻碍了它们的工业应用，因此，大量的精力已经投入到开发和合成低成本的替代品催化剂。
在众多非贵金属电催化剂中，铜基材料因其储量丰富、无毒、d轨道丰富、多种氧化还原态(Cu3+、Cu2+、Cu1+和Cu0)等特点逐渐受到重视。然而，铜衍生纳米材料的电催化反应迟缓，催化性能较差。为了提高它们的催化活性，近年来人们提出了许多方法。一方面，杂原子掺杂已被认为是修饰表面电子结构和增强本征活性的有效方法，但目前仅用于单一催化剂的单次调控，难以实现双功能。另一方面，氧空位的产生也被证明是一种增强电催化活性的有效方法。目前只能通过一种方法使铜基催化剂的活性得到提升。因此，将惰性铜激活成具有高催化活性和稳定性的多价离子催化剂仍然是一个很大的挑战。
02 【成果掠影】
重庆科技大学陆世玉、金梦、王融和南京大学邹志刚院士等人通过Fe、Ni双金属诱导生成大量空位来激活惰性Cu基材料，构建了一种新型双功能催化剂(Ni:Fe-CuO/Cu2O)。首先，微量的Fe掺杂腐蚀了Cu衬底，产生大量的氧空位。其次，拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)计算表明，Fe、Ni原子的掺杂可以优化H2O的吸附和解离能，并作为中间体的辅助吸附位点，从而大幅降低HER和OER的催化反应势垒。结果表明，Ni:Fe-CuO/Cu2O催化剂在碱性条件下表现出优异的双功能催化活性和稳定性。本工作为开发一种新型高效的非贵金属催化剂提供了一种出色的制备途径和策略，极大的促进电解水制氢技术在绿色能源转换体系中发挥重要作用。
03 【图文解析】
图1、(a) Ni:Fe-CuO/Cu2O催化剂的合成示意图;(b) Cu(OH)2/CF, (c) Fe-Cu(OH)2/CF, (d) Ni:Fe-Cu(OH)2/CF和(e) Ni:Fe-CuO/Cu2O的SEM图像;(f-g) Ni:Fe-CuO/Cu2O的TEM图像;(h-j)
声明：
“重庆科技大学CEJ| Ni，Fe激活惰性铜基电催化剂用于高效双功能水分解制氢” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：重庆科技大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
