氢能作为一种清洁高效的绿色能源，具有能量密度高（142 MJ kg-1）和零污染等优点，在能源存储与转换领域具有较好的应用前景。电解水产氢是一种环境友好且高效的析氢方式，目前，电催化析氢过程中，较高的过电势及缓慢的动力学速率严重影响着整个催化过程中的转换效率。同时，商业化析氢电催化剂仍依赖于贵金属Pt/C催化剂，然而其储量稀少、成本高昂、稳定性差等缺陷限制了其大规模生产应用。因此，开发廉价高效且具有与商业化Pt/C催化剂相媲美的非贵金属析氢电催化剂具有极为重要的研究意义。

　　
图1. Ni3Fe@N-C NT/NFs合成示意图

　　过渡金属Ni基合金具有储量丰富，导电性优良和具有与贵金属Pt相似的化学性质等优势，然而其活性和稳定性仍与贵金属Pt存在较大差距。近期，南京师范大学唐亚文教授、徐林副教授课题组和李亚飞教授课题组合作，通过简易通用的静电纺丝技术，将廉价的Ni3Fe合金纳米粒子包覆在一种氮掺杂的碳纳米纤维和碳纳米管的一维多级结构的复合材料中，作为高效的析氢电催化剂。高密度、较小尺寸及有效锚定的Ni3Fe粒子作为催化活性中心，异质结结构的碳载体具有较大的比表面积，可有效的促进电荷快速传输和物质扩散。实验结果表明，在10 mA cm-2的电流密度下，其过电势仅为72 mV；同时长时间运行40000秒，该材料仍保持着优异的结构稳定性。密度泛函理论计算研究表明，氢吸附的吉布斯自由能为-0.14 eV(ΔGH* = -0.14 eV)，进一步表明其优异的析氢性能。

图2. Ni3Fe@N-C NT/NFs的形貌表征图：(a-c) SEM, (d-e) TEM, (f-i) HRTEM

　　该工作将活性组分与一维异质结结构的碳材料联系起来，为探索和设计一维异质结构型及廉价高效的电催化材料提供新的方法和思路，具有重要的启示意义。这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者为东南大学和南京师范大学合作培养的博士研究生李同飞。

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201805828