Tổng hợp vật liệu xúc tác hai chức năng nanosheet Ni-Co bằng phương pháp thủy nhiệt một bước cho quá trình điện phân nước kiềm

Sự phát triển của nền kinh tế hydro đặt ra nhu cầu cấp thiết về nguồn hydro xanh, trong đó điện phân nước được xem là công nghệ cốt lõi nhằm thay thế nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Hydro xanh là hydro được sản xuất bằng quá trình điện phân nước sử dụng toàn bộ điện từ nguồn năng lượng tái tạo. Quá trình này bao gồm hai bán phản ứng phân tách các phân tử nước thành hydro (HER) và ôxy (OER) bằng năng lượng điện. Tuy nhiên, lượng bọt khí lớn bám trên điện cực có thể cản trở quá trình chuyển khối và giảm độ dẫn ion, làm ảnh hưởng tới hiệu suất tổng thể của quá trình điện phân nước. Đồng thời, OER được xem là bước hạn chế tốc độ do phải chuyển bốn electron qua nhiều bước trung gian, trong khi sản phẩm O₂ lại ít giá trị công nghiệp. Hiện nay, các xúc tác dựa trên kim loại quý, như các hợp chất Ir/Ru cho OER và Pt cho HER, vẫn được xem là những chất xúc tác triển vọng cho quá trình điện phân nước. Tuy nhiên, việc sử dụng các kim loại này gặp hạn chế do chi phí cao và khan hiếm, do đó việc phát triển các xúc tác thay thế từ kim loại rẻ tiền hơn là cần thiết. Trong bối cảnh đó, điện phân kiềm được xem là hướng tiếp cận phù hợp do cho phép sử dụng chất xúc tác kim loại không quý, có độ bền cao và chi phí thấp hơn so với hệ điện phân axit. Gần đây, các chất xúc tác điện hóa dựa trên kim loại chuyển tiếp đã thu hút sự chú ý rộng rãi, trong đó các nhà khoa học quan tâm đến các chất xúc tác dựa trên Ni và Co do có hoạt tính điện hóa cao, thân thiện với môi trường, dễ kiếm, chi phí thấp và có khả năng tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa. Bài báo này trình bày nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu trên cơ sở Ni-Co trên nền bọt nickel, được tổng hợp bằng quy trình thủy nhiệt một bước đơn giản. Mục tiêu của nghiên cứu là tìm kiếm vật liệu xúc tác