导语
开发高效稳定的非贵金属析氢催化剂是推动绿氢规模化生产的关键。近日，大连海事大学宗旭教授团队在《Sustainable Energy & Fuels》上发表创新研究成果。团队采用焦耳加热超快合成策略，在0.6秒内将前驱体瞬时加热至1400℃，成功在碳布上制备出高分散镍钴合金纳米电催化剂。该催化剂在碱性析氢反应中表现出卓越性能，仅需83 mV过电位即可驱动10 mA cm⁻²电流密度，并具备200小时长效稳定性，为高效催化剂的绿色快速制备提供了新方案。
研究亮点
超快合成：0.6秒完成合金化过程，比传统方法提速三个数量级
性能卓越：83 mV@10 mA cm⁻²的超低过电位，媲美商业Pt/C
稳定性优异：连续运行200小时性能无衰减
工艺绿色：能耗极低，且避免使用贵金属
图文解析
图1 展示了焦耳加热合成过程的温度演化曲线，证实该系统可在秒级时间内实现精确的极端高温控制。
图2 的结构表征显示，焦耳加热制备的NiCo合金颗粒分布均匀、尺寸细小，且无杂质相生成，显著优于传统热处理样品。
图3 的XPS分析揭示了Ni、Co元素间的电子相互作用，证实了合金结构的成功形成及其对电子结构的调控作用。
图4 的电化学性能测试表明，焦耳加热样品在过电位、塔菲尔斜率和电荷转移电阻等方面均表现最优，且稳定性显著提升。
图5 的稳定性测试后表征证实，催化剂在长时间运行后仍保持完整的合金结构和形貌，展现出优异的耐久性。
技术支撑
本研究的成功实施依赖于以下核心技术与设备支持：
瞬时高温系统：具备毫秒级响应能力的焦耳加热装置，实现0.6秒内升至1400℃的精准温控
前驱体设计：优化金属盐与有机配体的比例，确保合金成分的均匀性与相纯度
导电基底处理：对商业碳布进行预处理，保障其作为电流载体和催化剂支撑的双重功能
快速冷却控制：通过精确控制电流截止实现快速淬火，抑制颗粒过度生长
该技术路线与超快高温合成、纳米材料制备及电催化领域的技术平台高度兼容，为高效催化剂的快速开发提供了可靠路径。
总结与展望
本研究通过焦耳加热超快合成策略，成功实现了高性能NiCo合金析氢催化剂的高效制备，在0.6秒内完成材料合成，并展现出优异的电催化性能和稳定性。该工作不仅为替代贵金属催化剂提供了可行方案，也彰显了焦耳加热技术在材料快速合成中的独特优势。未来，将该策略拓展至其他多元合金体系及复杂催化反应中，有望进一步推动高效催化材料的绿色制造进程。
文献信息
Ultrafast Synthesis of NiCo Alloy Catalyst by Joule Heating for Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction
Sustainable Energy & Fuels, 2025
DOI: 10.1039/D5SE01158B
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