為加速電解水的動力學過程，精心設計新型雜化結構作為析氫電催化劑是重要的策略。這里，通過簡便的一鍋式自模板化和自催化策略，獲得了石墨烯納米籠（SGNC）組裝的三維（3D）海綿雜化材料，其中Ni納米顆粒和Ni單原子共存于碳基質中。在較高溫度下，同時驅動原子化及聚集，導致在石墨烯納米籠上形成單原子和納米顆粒兩個活性位點。受益于獨特的3D多孔結構和雙活性位點，該SGNC具有出色的析氫反應（HER）性能，僅需27 mV過電位驅動10 mA cm-2電流密度。理論計算表明，單個原子與納米顆粒之間的相互作用促進了HER動力學。如此非貴金屬基雜化材料的可控合成策略為新型電催化劑的開發提供了新前景。
Figure 1.（a）SGNC雜化物的制備過程示意圖。 （b，c）具有不同放大率的FESEM圖像。（d）典型HAADF-STEM圖像。（e）HAADF-STEM圖像和C（紅色）和Ni（綠色）的相應EDX元素圖。
Figure 2. （a）微觀形貌形成機理示意圖。（b）HAADF-STEM圖像。（c）單個Ni NP，（d）石墨烯納米籠和（e，f）Ni SA的原子分辨率HAADFSTEM圖像。（g）在（f）中標記區域獲得的Ni L
2,3邊緣的EELS圖。
Figure 3. （a，b）SGNC樣品的高分辨率Ni 2p XPS光譜和XRD圖。（c）N2吸附-解吸等溫線和SGNCs-900的孔徑分布曲線。（d，e）不同SGNC樣品的拉曼光譜以及N含量和I
D/I
G。
Figure 4. （a）各種SGNC和Pt / C在1.0 M KOH中的極化曲線。（b）從極化曲線中獲得的Tafel圖。（c）10 mA cm-2處的過電勢（左）和交換電流密度（右）。（d）SGNCs-900的C
dl。（e）各種SGNC經ECSA標準化的LSV曲線。（f）循環2000圈和5000圈CV前后的極化曲線對比。
該研究工作由山東大學Baojuan Xi和Shenglin Xiong課題組于2020年發表在Nano Letters期刊上。原文：Sponge Assembled by Graphene Nanocages with Double Active Sites to Accelerate Alkaline HER Kinetics。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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