随着化石燃料的消耗以及引发的环境污染问题，寻找替代能源已经成为当今社会面临的严峻挑战。为了解决这些问题，可再生能源的利用和存储得到越来越多的关注。水裂解制氢是一种清洁、高效、无污染的可再生能源制取技术，因此被认为是解决能源危机的有效途径。然而在产氢和产氧过程中，复杂的电子转移和迟缓的动力学过程限制了水裂解的大规模应用。目前，商用的电催化剂主要是以金属铂、氧化铱或者氧化钌等贵金属为主，昂贵的价格同样限制了水裂解的应用。与此同时，粉末材料催化剂在使用过程中需要添加有机粘接剂，可能会导致体系内阻增大、减少使用寿命，而且难以循环使用。因此，寻找高效、可重复使用的廉价金属催化剂成为实现水裂解应用的必经之路。
针对以上问题，中佛罗里达大学的kun liang博士和yang yang教授等人利用简单有效的电化学方法制备出nifeof多孔薄膜催化材料，无需使用有机粘接剂和集流体成功实现了水的全解。nifeof薄膜含有大量相互连接的多孔结构，增大电化学的活性面积，提供更多的反应活性位点。内部存在的nife合金框架提高了材料的导电性，促进了电子转移速率和动力学扩散过程。与此同时，ni元素和fe元素的协同作用同样提高了催化剂的电化学活性。到目前为止，这是双金属氧氟化物在电催化全解水领域首次的应用报道。相关研究成果发表在acs catalysis 上，kun liang博士为论文的第一作者，yang yang教授为通讯作者。
图1. （a）材料制备流程；（b）（c）断面和表面的sem成像；（d）（e）原子探针层析显微镜图像（绿色代表ni原子、紫色代表fe原子、白色代表o原子、红色代表f原子）。
通过电化学测试，nifeof多孔薄膜材料在ph = 14的强碱性电解液中表现出优异的电解水活性，在三电极测试体系中获得10 ma•cm-2的电流密度需要295 mv的产氧过电位和253 mv的产氢过电位。在两电极测试体系下，获得10 ma•cm-2的电流密度仅需要1.83v的电压，同时表现出超强的稳定性。该工作为寻找高效可循环利用的廉价金属催化剂提供新的途径。
图2. 电化学活性表征：（a）产氧反应的极化曲线；（b）产氢反应的极化曲线；（c）全解水反应的极化曲线；（d）稳定性测试曲线。
该论文作者为：kun liang, limin guo, kyle marcus, shou-feng zhang, zhenzhong yang, daniel e. perea, le zhou, yingge du and yang yang