电化学水分解产H₂涉及两个半反应：析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。贵金属基催化剂如 Pt、RuO₂和IrO₂对HER和OER表现出最高的电化学活性，但其成本高且在大规模工业应用中的可用性有限。因此，人们进行了大量的研究工作来设计和开发具有高电化学活性和低成本的非贵金属电催化剂。

近日，韩国中央大学Seung-Keun Park课题组报告了一种由空心CoS_x和Ni-Fe基层状双氢氧化物(NiFe LDH)纳米片组成的双功能电催化剂，用于高效的整体水分解(OWS)。

优化的异质结构是通过将NiFe LDH纳米片电沉积在金属有机框架衍生的空心CoS_x纳米阵列上获得的，该阵列负载在泡沫镍上(H-CoS_x@NiFe LDH/NF)。混合材料的独特结构不仅提供了充足的活性位点，而且在反应过程中也有利于电解质的渗透和气体的释放。此外，析氢反应(HER)活性CoS_x和析氧反应(OER)活性NiFe LDH之间的强耦合和协同作用产生了优异的双功能性能。

因此，H-CoS_x@NiFe LDH/NF在1.0 M KOH中，10 mA cm^-2下表现出显着的HER和OER活性，过电位分别为95 mV和250 mV；即使在1.0 A cm^-2电流密度下，电极也分别仅需要375 mV(对于HER)和418 mV(对于OER)的小过电势。

基于H-CoS_x@NiFe LDH/NF的电解槽仅需1.98 V的低电池电压就能达到在300 mA cm^-2的电流密度，并在OWS应用中具有100小时的良好耐久性。这种独特的异质结构有望为未来能源相关设备的电极设计提供思路。

Metal-Organic Framework-Derived Hollow CoS_x Nanoarray Coupled with NiFe Layered Double Hydroxides as Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202200586