采用含量豐富的元素，通過低成本和簡便的方法制造非貴金屬和高活性電催化材料，以在低過電勢下驅(qū)動(dòng)氧氣析出反應(yīng)（OER）對于許多先進(jìn)的能源技術(shù)而言非常重要。在此，通過容易的一步熱解法合成分散在氮摻雜碳基質(zhì)上具有FeNi@氮摻雜石墨烯的非貴金屬催化劑（稱為FeNi@NGE/NC）。在該復(fù)合材料中，用少量氮摻雜石墨烯封裝的FeNi合金納米顆粒均勻地錨定在氮摻雜的碳基質(zhì)上。FeNi@NGE/NC復(fù)合材料具有出色的OER電催化性能，在1 M KOH溶液中，10 mA cm-2下具有275 mV的低過電位，41.2 mV dec-1的小Tafel斜率和高穩(wěn)定性。即使在低濃度的堿性溶液（0.1 M KOH）下，它仍然對OER顯示出良好的活性，372 mV的過電位下即可驅(qū)動(dòng)10 mA cm-2的電流密度。FeNi@NGE/NC復(fù)合材料的優(yōu)異OER性能主要?dú)w因于從FeNi合金到氮摻雜石墨烯殼的快速電子轉(zhuǎn)移以及由于石墨烯殼和碳基質(zhì)的保護(hù)而具有的高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作可以為大量合成非貴金屬/氮摻雜碳復(fù)合電催化劑開辟一種簡便、低成本的方法，以滿足實(shí)際應(yīng)用。
Figure 1. FeNi@NGE/NC復(fù)合材料的合成示意圖。
Figure 2. （a-d）FeNi@NGE/NC復(fù)合物的TEM圖像；（e，f）具有碳?xì)ず徒Y(jié)晶核的FeNi@NGE/NC復(fù)合物中納米顆粒的HRTEM圖像；FeNi@NGE/NC的（g）暗場TEM和（h）Ni、（i）Fe、（j）C和（k）N的相應(yīng)元素映射圖像。
Figure 3. 所制備的產(chǎn)物RuO
2和20％Pt/C在1 M KOH溶液中的電化學(xué)OER催化活性：（a）極化曲線和（b）相應(yīng)的Tafel曲線。
Figure 4. 所制備的產(chǎn)物RuO
2和20％Pt/C在1 M和0.1 M KOH溶液中的OER性能：（a）極化曲線和（b）相應(yīng)的Tafel曲線。
Figure 5. （a）合成樣品的奈奎斯特圖；插圖：用于擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的等效電路；（b）FeNi@NGE/NC在初始和5000次CV循環(huán)后的LSV極化曲線；插圖：i-t曲線。
相關(guān)研究成果于2019年由江蘇大學(xué)Xiaoping Shen課題組，發(fā)表在ACS Appl. Energy Mater（DOI: 10.1021/acsaem.9b00199）上。原文：Thermal Synthesis of FeNi@Nitrogen-Doped Graphene Dispersed on Nitrogen-Doped Carbon Matrix as an Excellent Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction。
