近日，深圳大學化学与环境工程学院何传新教授课题组在《Advanced Materials》（影响因子29.4，中科院JCR 1区，Top期刊）上发表了题为《Lattice Strain Engineering of Ni2P Enables Efficient Catalytic Hydrazine Oxidation-assisted Hydrogen Production 》的研究論文。該團隊馮超博士後與呂淼媛碩士爲共同第一作者，胡琪副教授、何傳新教授爲通訊作者，深圳大學爲唯一作者單位。
全球日益严重的环境污染和能源危机使寻求可再生能源来替代化石能源刻不容缓。氢能，是一种能量密度高且环境友好的环保型能源。电催化水分解被认为是环保、高效的大规模制氢策略之一。电催化水分解制氢主要包括阴极 HER反应和阳极OER反应。然而，OER具有理论电位高（1.23 V）和动力学缓慢等问题，使得整体水分解通常需要 1.6-2.0 V 的电压，才能达到工业级电流密度，这大大增加了电解水制氢的能耗。研究发现，以小分子肼的氧化反应（HzOR）取代OER可降低整体电解水制氢的能耗。这是由于HzOR的理论电位仅为-0.33 V vs. RHE。此外，HzOR 的产物只有氮气，无污染且与H2混合无安全隐患，是替代 OER辅助HER制氢的有效策略之一。
在本工作中，何傳新教授團隊通過雙陽離子摻雜來誘導Ni2P晶格應變的發生，合成了Cu1Co2-Ni2P（壓縮應變爲-3.62%）將其作爲雙功能電催化劑，用于HzOR和HER。與有拉伸應變和無應變的Ni2P相比，壓縮應變爲-3.62%的Cu1Co2-Ni2P对HzOR和HER的活性都有显著提高。在肼辅助HER制氢两电极体系， 0.16 和 0.39 V 的电压下，可分别达10 和 100 mA cm-2的电流密度。密度泛函理论（DFT）计算表明，压缩应变可促进水的解离，并同时调节氢中间产物的吸附强度，从而促HER 过程。对于 HzOR，压缩应变降低了 *N2H4 脱氢为 *N2H3 的決速驟（PDS）的能壘。通過晶格應變調控，結合小分子肼的氧化反應，降低了制氫的能耗，有望實現高效低成本電解水制氫。
該研究成果得到國家自然科學基金聯合重點項目、粵深聯合重點項目、深圳市科技計劃等項目資金支持。
