EcoMat｜陆顺、Ben Bin Xu、华青松：恒电位电沉积构筑无粘结剂Ni-W电极，实现高效节能制氢与尿素降解

本研究针对传统电解水制氢中阳极析氧反应动力学迟缓、能耗高的问题，提出以尿素氧化反应替代析氧反应的策略。研究背景指出，尿素氧化具有低理论电位(0.37 V)且广泛存在于废水中，可实现节能制氢与废水治理的双重目标。研究目的为通过恒电位电沉积法在碳纸表面构筑无粘结剂Ni-W纳米结构催化剂，优化其电催化性能。结论表明，优化后的Ni-W电极在1.77 V( vs. RHE)下可达100 mA cm⁻²电流密度，Tafel斜率低至25.42 mV dec⁻¹；双电极尿素电解系统仅需1.54 V即可驱动10 mA cm⁻²，相比传统电解水电压降低，且30小时内降解47%尿素。密度泛函理论计算揭示W引入调控Ni电子结构，增强金属性并优化反应中间体吸附能，促进了尿素氧化历程。本研究提供了一种可规模化的无粘结剂催化剂设计策略，为可持续能源转化与环境修复的集成平台奠定基础。