氢氧根离子交换膜燃料电池是一种十分具有应用前景的能量转化器件。然而，氢氧根离子交换膜燃料电池的发展由于缺乏能够催化氢氧化反应（HOR）的无铂催化剂而受到限制。近日，瑞士洛桑联邦理工学院胡喜乐等制备了一种应力工程Ni纳米粒子可以作为高活性HOR反应的电催化剂。
文章要点
要点1. 研究人员通过将含Ni金属有机框架前驱体在N2/H2混合气中进行热解制备了一系列负载在碳上的Ni 纳米粒子（Ni/C）并利用热重分析确定复合物中Ni的含量在66.9%到87.4%之间。当混合气中H2含量低于2%时对应的Ni/C材料分散较好且粒径均一而当H2含量高于4%时材料由烧结的晶粒构成。研究人员认为热解中氢气含量高会形成更大的颗粒和更不均匀的粒径分布。
要点2. 研究人员通过X射线光电子能谱、X射线衍射等谱学手段与循环伏安测试、HOR活性测试等手段相结合对该Ni/C催化剂的催化性能及影响因素进行了探究。结果表明，热解前驱体时所使用的H2浓度除了影响形貌与粒径外，还对催化剂的电化学表面积、颗粒应力、氢结合能、氢氧化物结合能等有着重要的影响。
要点3. 在这一系列Ni/C复合电催化剂中，Ni-H2-2%在HOR反应中表现出最高的催化质量活性并且在氢析出反应中电催化性能也十分有益。研究人员制备了具有更小粒子尺寸的Ni参比催化剂来探究Ni-H2-2%优异性能的原因。结果表明，尽管纳米粒子粒径更小但Ni参比的催化效果却逊于Ni-H2-2%，这归功于后者具备一定的晶格应力和微应力等应力效应。
Weiyan Ni et al, Efficient hydrogen oxidation catalyzed by strain‐engineered nickel nanoparticles, Angewandte Chemie International Edition, 2020
DOI: 10.1002/anie.201916314https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201916314
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