摘要:为了实现高效率、低能耗、绿色产氢,通过溶剂热法在泡沫镍基底上合成了镍、铁层状双金属氢氧化物(NiFe-LDHs@NF)纳米片阵列作为自支撑电极。结构上,NiFe-LDHs纳米片阵列垂直生长在多孔泡沫镍基底上,提供了定向电子传输通道,并避免了粘合剂加入对活性位点的掩蔽作用。同时,纳米片超薄的特性不仅提供了较大的比表面积,增强了表面原子的配位不饱和程度,产生更高的表面能和反应活性,而且还缩短了传质路径,有利于反应物的快速扩散和产物的及时脱附,提高催化反应的速率和效率。结果显示,NiFe-LDHs@NF表现出优异的尿素氧化(UOR)电催化性能,仅需1.46 V(vs. RHE)的电位,就可达到50 mA cm-2的大电流密度,相比于析氧反应(OER)而言,电位下降了140 mV,并在24 h内表现出稳健的稳定性。理论计算表明,NiFe-LDHs中Ni位点的Bader电荷为-1.25 e,说明Ni位点容易失去电子,形成具有高价态Ni3+的NiOOH活性物种。Ni3+对尿素的吸附性强,是UOR反应的真正活性位点,有利于UOR反应的迅速开展以及后续去质子化的稳定进行。此外,中间体在Ni3+上发生*CONH2N向*CONHN的转化过程为整个UOR反应的速决步(RDS),其能量仅为2.48 eV,可见,UOR反应在NiFe-LDHs@NF上极易发生且反应迅速。本研究为层状双金属氢氧化物在尿素电氧化耦合制氢领域中的应用提供了新的思路。