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　　氫氣是清潔、可再生能源技術(shù)的理想能量載體，可通過電解水快速大量制備。使用電化學(xué)催化劑可以降低電解水產(chǎn)氫反應(yīng)的過電勢，從而提高能量轉(zhuǎn)化效率。目前工業(yè)上使用的電解水產(chǎn)氫催化劑多采用以鉑為代表的貴金屬材料，價(jià)格昂貴且資源匱乏。利用非貴金屬材料制備低成本、高效能的電解水產(chǎn)氫催化劑是能源、催化和材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。但是，目前的電解水產(chǎn)氫催化劑大多需要在強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿性電解液中使用，這可能帶來一些環(huán)境和安全問題，因此發(fā)展可以在中性電解液中工作的高性能產(chǎn)氫電催化劑具有重要的應(yīng)用價(jià)值。針對這兩個(gè)問題，我院馬明明教授課題組設(shè)計(jì)了一種由鈷納米晶自組裝形成的納米空心球，可以作為催化劑在中性水溶液中高效的催化電解水產(chǎn)生氫氣，并且可以在大電流密度下長時(shí)間穩(wěn)定工作，優(yōu)于商用鉑/碳催化劑的表現(xiàn)。該工作近期在Angew. Chem. Int. Ed. 上在線發(fā)表, （doi:10.1002/anie.201601367），并被選為內(nèi)封面進(jìn)行重點(diǎn)介紹（doi:10.1002/anie.201603780 ）。論文的第一作者是二年級博士生劉炳瑞。

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　　貴金屬納米晶（如鉑納米晶）具有納米尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，用作電化學(xué)產(chǎn)氫催化劑時(shí)，具有很高的催化活性。但非貴金屬納米晶（如鈷納米晶）的化學(xué)穩(wěn)定性較差，難以直接作為電化學(xué)催化劑使用。馬明明課題組利用“犧牲模板法”制備了由直徑為5-10 nm的鈷納米晶自組裝形成的直徑為100 nm的納米空心球（Co-HNP），用一層含鈷、鎢、磷和硼的復(fù)合氧化物將鈷納米晶粘結(jié)在一起形成球殼，并保護(hù)鈷納米晶不被氧化。將這種納米空心球緊密吸附到導(dǎo)電碳布上做成電極，可以既保證鈷納米晶之間以及鈷納米晶與碳布之間有效的電子傳遞，又保持了納米催化劑的高比表面積和尺寸效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了電極的高催化活性。另一方面，由于復(fù)合氧化物保護(hù)層的存在，該催化劑可以在中性水溶液中以150 mA cm^-2的大電流密度產(chǎn)氫20小時(shí)而不發(fā)生明顯失活；在相同條件下，商用鉑/碳催化劑在3小時(shí)產(chǎn)氫后已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重失活。由此可見，基于鈷納米晶的納米空心球催化劑，在中性水溶液中兼具高活性和高穩(wěn)定性，具有優(yōu)于貴金屬鉑/碳催化劑的性能。這一工作對于設(shè)計(jì)發(fā)展基于非貴金屬納米晶的高性能電化學(xué)催化劑有重要意義。?

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，附文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201601367/full）。

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（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、中科院軟物質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、2011能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心）