近日，北京化工大学王峰教授、张正平副教授课题组在Nano Energy (影响因子：16.602) 上发表题为“One-step electrodeposition of carbon quantum dots and transition metal ions for N-doped carbon coupled with NiFe oxide clusters: A high-performance electrocatalyst for oxygen evolution”的研究工作。报道了一种一步电沉积法构建的高效炭载纳米团簇氧析出催化剂。

氧析出反应（OER）受限于自身的四电子转移过程和高阳极反应电位，制约着包括碱性电解水和可逆锌空电池等技术的发展。镍基化合物被认为是阳极材料最具成本效益的电催化材料，因为它们能够提供接近贵金属（RuO₂和IrO₂）商业催化电极的OER活性。为进一步增强其OER活性，采用氮掺杂炭等载体材料可以调控镍基化合物界面的电子结构，从而增强其催化性能。因此，为提升活性粒子与载体间的耦合作用，加快电子转移，改善催化界面反应活性，如何增大两者界面的接触面积并提高界面间相互作用是一个重要且富有意义的研究方向。

该工作通过金属离子（Ni²⁺，Fe³⁺）和氮掺杂碳量子点的一步电沉积法，在石墨片上构建了具有高度耦合的NiFeO_x纳米团簇/氮掺杂炭复合电极（NiFeO_x©NC）。得益于界面间的强相互作用，NiFeO_x©NC电极在1 M KOH电解液中氧析出反应过电位仅为195 mV，远远优于商业RuO₂催化剂和行稳阳极，此外还在复杂多变的实际应用环境下具有出色的适用性。这项工作不仅为制备用于水分解装置的高效阳极提供了一种简便的方法，而且为开发用于其他清洁电化学技术的新材料提供了指导。

该文章共同第一作者为北京化工大学博士研究生杨少轩和硕士研究生杜若秋，王峰教授和张正平副教授为本文共同通讯作者，北京化工大学为唯一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京化工大学人才引进启动基金和中央高校基本科研业务费等项目的资助。

文章信息：Shaoxuan Yang¹, Ruoqiu Du¹, Yihuan Yu, Zhengping Zhang*, and Feng Wang*. One-step electrodeposition of carbon quantum dots and transition metal ions for N-doped carbon coupled with NiFe oxide clusters: A high-performance electrocatalyst for oxygen evolution. Nano Energy, 2020, DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105057.

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520306340