华大在线讯（通讯员 韩凌云）氢能作为一种新型清洁能源，具有能量密度大、转化效率高、储量丰富和对环境无污染等特性，得到了人们的广泛关注。碱性条件下电催化分解水产氢（HER）作为一种简便高效的制氢方法被广泛应用于工业生产及相关特种行业。

我校物理学院邱明课题组与浙江大学侯阳课题组合作在碱性电解水析氢反应研究中取得重要进展。研究人员采用水热自组装和高温裂解耦合技术，构建出一种新型复合材料并对其电催化水裂解析氢性能进行了详尽研究，该复合材料由Ni-N结构掺杂的纳米碳材料包覆在纳米级金属Ni颗粒表面，形成高比表面积的杂化结构。相关成果发表在国际能源和环境领域著名期刊 Energy & Environmental Science 上(2019, 12, 149--156; 详见DOI: 10.1039/c8ee01841c)，该期刊影响因子为30.067，邱明副教授为共同通讯作者。

Ni NP|Ni–N–C复合材料合成图

电催化析氢活性研究表明，该材料电极在碱性环境中表现出优异的析氢催化活性。其性能可与目前报道最佳的异质原子（金属或/和非金属）掺杂纳米碳催化材料相媲美，甚至优越于部分过渡金属化合物基电催化剂。通过多种检测手段表明：Ni-N结构掺杂的纳米碳材料是该复合材料表现优异性能的关键。理论计算表明，金属Ni纳米粒子的存在优化了Ni-N掺杂纳米碳表面的电荷分布，降低了HER反应过程中水解离步骤的能量势垒，极大地加速了碱性析氢反应的质子动力学过程，从而导致其高效的电催化性能和优良稳定性。该研究不仅发现了一种新型的催化剂，还为人工固氮、二氧化碳转化和氧还原催化材料的研究提供的新的思路。

上述研究成果得到了湖北省自然科学基金等项目的资助。