氢气(H2)作为清洁和高密度的能量载体，有望为可再生能源的持续发展贡献力量。电解水可以由丰富的太阳能、风能和水力资源等可再生电力驱动，是实现大规模绿色制氢不可或缺的技术。然而，电解水的效率低，特别是在碱性环境中，这阻碍了其广泛应用。尽管通过将具有适当的羟基(*OH)结合能的多相过渡金属氧化物/氢氧化物/硫化物结合在一起，开发基于Pt的复合催化剂以提高非酸性HER动力学已经取得了初步的进展，但Pt的稀缺性和高成本严重阻碍了未来的大规模应用。
基于此，吉林大学郎兴友和蒋青(共同通讯)等人报道了多组分金属间化合物Mo(NiFeCo)4纳米颗粒集成在分层镍网络(Mo(NiFeCo)4/Ni)上，可以作为强析氢电催化剂实现活性和稳定性显著提高。为了评估催化剂的HER性能，本文通过三电极体系，在1 M KOH电解质中，以Ag/AgCl电极作为参比电极，石墨棒作为对电极进行了测试。由于Mo(NiFeCo)4多组分金属间化合物纳米催化剂(MICs)的存在，纳米多孔Mo(NiFeCo)4/Ni仅通过约47 mV的过电位就可以达到100 mA cm-2的电流密度，远低于纳米多孔MoNi4/Ni(≈64 mV)、NiFeCo/Ni(≈146 mV)和Ni电极(≈219 mV)，这一数值甚至比纳米多孔Pt/C/Ni电极低约21 mV。纳米多孔Mo(NiFeCo)4/Ni电极除了能有效地促进HER外，还可作为OER前驱催化剂。结果表明，纳米多孔的EON(电氧化硝化)-Mo(NiFeCo)4/Ni电极在1 M KOH中表现出令人印象深刻的OER性能。纳米多孔EON-Mo(NiFeCo)4/Ni电极在1 M KOH电解质中具有≈216 mV的低起始过电位和≈34 mV dec-1的低Tafel斜率，并且只需350 mV的过电位即可达到约960 mA cm-2的高电流密度。此外，纳米多孔的EON-Mo(NiFeCo)4/Ni电极在280 mV的过电位下也表现出良好的电化学稳定性。基于催化剂杰出的碱性HER和OER电催化性能，将纳米多孔Mo(NiFeCo)4/Ni及其EON衍生物分别作为阴极和阳极催化剂在1 M KOH中进行全水解。基于纳米多孔Mo(NiFeCo)4/Ni的电解槽可以在≈1.579 V的低电压下达到100 mA cm-2的电流密度，远低于商业Pt/C和RuO2/C纳米催化剂(≈1.766 V)，并且具有长期稳定性。对于Mo(NiFeCo)4/Ni催化剂，在金属间化合物Mo(NiFeCo)4中，Fe和Co原子部分随机取代了金属间化合物Mo(NiFeCo)4中的Ni位点，形成了高熵的NiFeCo亚晶格，这不仅提高了催化剂的热力学/动力学稳定性，而且使得双功能活性位点加速水的解离，同时促进*H的吸附/结合，大大提高了催化剂在碱性环境中的HER的动力学。此外，分层的纳米多孔Ni骨架还促进了电子转移和H2O/HO-转移到Mo(NiFeCo)4丰富的活性位点。更重要的是，由于Mo(NiFeCo)4纳米颗粒中形成了多组分NiFeCo亚晶格和稳定的Mo(NiFeCo)4/Ni相干界面，从而抑制了剧烈析氢过程中原子间扩散、粒子间聚集和活性位点的消失，因此催化剂具有极高的稳定性。结合本文的研究结果，Mo(NiFeCo)4/Ni优异的电化学性能使其有望成为大规模制氢的碱性电解水催化剂。Multicomponent Intermetallic Nanoparticles on Hierarchical Metal Network as Versatile Electrocatalysts for Highly Efficient Water Splitting, Advanced Functional Materials, 2023, DOI: 10.1002/adfm.202214412.https://doi.org/10.1002/adfm.202214412.
