水生氢不费劲——沙特KAUST发明双模板法制作纳米电极制氢

通过将多个纳米材料组合成一个单一结构，科学家们可以创造出一种混合材料，这种材料可以将各个组分的最佳性能结合在一起，并优于任何一种组分。目前，KAUST大学（阿卜杜拉国王科技大学）已经开发出一种制造三层空心纳米结构的受控方法。这种结构由一种导电的有机芯组成，它们夹在电催化活性金属层之间。这种结构可以运用到电池电极以及再生燃料生产。

来自水淡化和再利用中心的Peng Wang说，虽然有几种方法可以制造三层材料，但事实证明，制造三层结构要困难得多。他与KAUST大学高级膜和多孔材料中心的成员Yu Han教授共同领导开发目前的项目。Wang团队的博士后Sifei Zhuo解释说，研究人员开发了一种新的双模板方法。

研究人员将他们的混合纳米材料直接放在碳纸上——充当导电碳纤维的一块垫子。他们首先在每根碳纤维的表面上制造了一片镍羟基碳酸钴纳米线 (NiCoHC)。每个微小的无机刚毛都涂上了一层被称为氢取代石墨二胺的有机层(HsGDY)。

接下来要做的就是关键的双模板步骤。当研究小组加入一种化学混合物，与内部的镍羟基碳酸钴纳米线反应时，氢取代石墨二胺的有机层起到了部分势垒的作用。一些来自内层的镍和钴离子向外扩散，它们与周围溶液中的硫钼酸盐反应，形成外镍、钴共掺杂的二硫化钼（MoS₂）层。同时，添加的化学物质中的一些硫离子向内扩散与剩余的镍和钴反应，生成的物质是Co₉S₈, Ni₃S₂@HsGDY@Ni,Co-MoS₂，其中，导电的有机HsGDY层夹在两个无机层之间。

三层材料表现出良好的电催化分解水分子生成氢的优异性能，这是一种潜在的可再生燃料。研究人员还利用双模板法制造了其他三层材料。

Zhuo说：“这些三层纳米结构在能量转换和存储方面有很好的应用前景，我们相信它可以在许多电化学应用中作为一种的很有前途的电极应用，例如超电容器，钠/锂离子电池以及用于海水淡化。”

原文来自rdmag，原文题目：Hybrid Nanomaterials Bristle With Potential，由材料科技在线团队翻译整理。