河北科技大学JCIS：解耦形态学揭示催化剂内在活性：用于双功能肼分解的量子级氮化钒

本文针对传统电解水制氢中阳极析氧反应动力学缓慢、能耗高的问题，提出以热力学更有利的肼氧化反应替代，构建高效的肼辅助电解制氢体系。研究背景指出，现有催化剂多依赖贵金属，成本高昂，且实际催化性能常受形貌、粒径等非本征因素干扰。为此，河北科技大学张江江博士等团队采用模板辅助化学气相沉积策略，成功合成了一系列超细过渡金属氮化物纳米点催化剂（包括VN/C、Mo₂N/C、W₂N/C和CoN/C），通过统一合成方法最小化形貌差异，以直接比较其本征活性。研究目的旨在揭示不同氮化物电子结构对催化活性的影响。结论表明，VN/C因具有优化的d带中心位置，实现了对氢气和肼中间体适中的吸附-脱附平衡，从而在析氢反应和肼氧化反应中均表现出最优的双功能催化性能。基于VN/C构建的整体肼分解电解制氢体系展现出显著的节能效果及长期稳定性，同时可应用于可充锌-肼电池，实现高效能量转换。本研究为过渡金属氮化物的本征活性提供了基础见解，并为低能耗制氢系统的设计提供了合理策略。