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龙霞, 王亚琼, 鞠敏, 王政, 杨世和. 过渡金属基层状双羟基化合物的调控及其在电化学水氧化中的应用[J]. 应用化学, 35(8): 881-889
LONG Xia, WANG Yaqiong, JU Min, et al. Elaboration and Application of Transition Metals Based Layered Double Hydroxides for Electrochemical Water Oxidation[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 35(8): 881-889  
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过渡金属基层状双羟基化合物的调控及其在电化学水氧化中的应用
龙霞, 王亚琼, 鞠敏, 王政, 杨世和*
北京大学深圳研究生院,广东省纳米微米材料研究重点实验室 广东 深圳 518055
通讯联系人:杨世和,教授; Tel/Fax:0755-26032190; E-mail:yangsh@pkusz.edu.cn; 研究方向:太阳能电池,电催化,光电化学
收稿日期:2018-04-24 修回日期:2018-06-20 接受日期:2018-06-22
基金:国家自然科学基金资助(21703003); 深圳孔雀计划(KQTD2016053015544057);
摘要

过渡金属基层状双羟基化合物(transition metals based layered double hydroxides,TM LDHs)由于大的比表面积,开放的微观结构,可调的层间距和化学成分等优势,近年来被广泛应用于催化领域。 本综述文章将集中介绍TM LDH在电催化水氧化中的应用,从其化学成分和微观结构的调控两方面入手,详述TM LDH具有优异催化水性能的原因,并对其催化性能未来进一步的可能发展进行展望。

关键词: 过渡金属基催化剂; 层状双羟基化合物; 水分解; 电催化; 二维纳米材料; 层状结构
中图分类号:O643 文献标志码:A 文章编号:1000-0518(2018)08-0881-09
Elaboration and Application of Transition Metals Based Layered Double Hydroxides for Electrochemical Water Oxidation
LONG Xia, WANG Yaqiong, JU Min, WANG Zheng, YANG Shihe
Guangdong Key Laboratory of Nano-Micro Material Research,School of Chemical Biology and Biotechnology,Shenzhen Graduate School,Peking University,Shenzhen,Guangdong 518055,China
Corresponding author:YANG Shihe, professor; Tel/Fax:0755-26032190; E-mail:yangsh@pkusz.edu.cn; Research interests:solar cell, electrocatalysis, photoelectrochemistry
Received:2018-04-24 Revised:2018-06-20 Accepted:2018-06-22
Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21703003); Shenzhen Peacock Plan Program(No.KQTD2016053015544057);
Abstract

Benefiting from the large specific surface area, open microstructure, tunable interlayer distance and chemical composition, the transition metals based layered double hydroxides(TM LDHs) have been widely applied and studied as efficient catalysts in recent years. This review introduces the design and applications of LDHs for electrochemical catalytic water oxidation. Illustrative examples are given on the origin of the advanced catalytic performance of TM LDHs towards water splitting, by focusing on their chemical compositions, microstructures and electronic properties. Possible strategies for further improving the catalytic performance and future development of TM LDHs are also prospected.

Keyword: transition metals-based catalysts; layered double hydroxides; water splitting; electrocatalysis; two-dimensional nanomaterials; layered structure

近年来,随着能源短缺,气候暖化与环境污染问题的日益严重,寻找新型可再生绿色能源已成为材料和能源研究领域的重要课题之一。 氢能由于能量密度高、燃烧产物无污染等优点而被认为是最具潜力取代传统化石燃料的新能源[1,2,3]。 高效廉价无污染地制备氢气是实现氢能大规模推广应用的基础。 在氢气的制备方法中,电化学分解水是大规模制备高纯度氢气的主要途径,其涉及到两个基本的电极反应:阴极水的还原(2H2O+2e-→H2+2OH-,产氢反应)和阳极水的氧化(4OH-→O2+2H2O+4e-,产氧反应)。 反应动力学的限制使得需要提供高于理论分解电势的过电势来加速两极反应,造成严重的电能损失。 因此,需要高效的催化剂来降低反应能垒进而提高水分解反应速度。 从分解水的两个半反应可知,产氢反应伴随着2个质子耦合电子转移及1个氢氢单键的形成,而产氧反应涉及到4个质子耦合电子转移反应及1个氧氧双键的形成。 因此,产氧反应的发生需要克服更大的能垒,而氧氧双键的形成是分解水反应的决速步,产氧催化剂的性能决定了分解水制氢的效率[4,5]。

贵金属氧化物如氧化铱、氧化钌等表现出良好的碱性产氧活性,然而稀缺的元素储量和高昂的价格限制了其大规模的应用。 发展由过渡金属元素构成的高效廉价且易于制备的产氧催化剂是提高电化学分解水制氢效率和降低成本的关键。 基于这一需求,近年来,研究者们大力开发由自然界中储量丰富的过渡金属构成的化合物作为水分解催化剂,其中过渡金属基氢氧化物[6,7,8]、氧化物[9,10,11,12]、羟基氧化物[13,14,15,16]、磷化物[17,18,19]等在高效催化水分解反应上已取得一定进展。 基于过渡金属的层状双羟基化合物(transition metals based layered double hydroxides,TM LDHs)由于结构与成分可调等优势,在分解水催化中表现出极好的催化活性和稳定性[5,20,21]。 本综述将从其化学成分和微观形貌调控两方面入手,归纳总结TM LDHs具有优异催化水分解性能的原因,并对其催化性能的进一步提高及未来发展方向进行展望。

1 化学成分调控

层状双羟基化合物(layered double hydroxides,LDHs)是一种由带正电荷的金属氢氧化物主板层与可交换的层间阴离子构成的二维层状化合物(图1),其化学式可表示为[M(Ⅱ)1- xM(Ⅲ) x(OH)2] x+(A n) x/n· mH2O,其中M(Ⅱ)和M(Ⅲ)分别为二价和三价金属阳离子,三价与二价金属离子的摩尔比通常在0.2~0.4之间,金属阳离子与羟基以八面体配位构成带正电荷的LDH主板层。 由具有活跃 d电子从而具有催化活性的过渡金属元素如Fe、Ni、Co、Mn、Zn、Ti等构成主板层的LDH称为TM LDH。 随着合成方法和合成条件的改进,多种TM LDH纳米和微米片近年来也已经被成功合成出来[5,6,7,8,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31]。 而作为电荷补充的层间阴离子通常为与LDH主板层有很强亲和能的碳酸根,通过去碳酸化及进一步的离子交换,可将层间阴离子更换为其它的无机(如氯离子、硫酸根离子等)或有机(如醋酸根、乳酸根等)阴离子,因此LDH纳米片的层间距会随着层间阴离子的大小及数目而发生变化,当层间距增大到一定程度,电解液及产物分子能自由进出LDH层间,使得LDH的可及面积和暴露的活性位点数目增多进而对催化反应有利。 因此,由于开放的微结构及一定范围内可调的化学成分,使得LDH在催化领域具有很大的发展潜力。 本节将集中对目前已合成报道的TM LDH进行详细的归纳,并介绍主板层中过渡金属离子的种类和原子比,及层间阴离子的种类与性质对TM LDH纳米片的厚度等物理化学性质及催化性能的影响。

图1 碳酸根为层间阴离子的层状双羟基化合物的理想结构示意图[22]Fig.1 Schematic description of layered double hydroxides with carbonate ions as the interlayer anions[22]
A.side view structure; B.top view structures of LDHs with M(Ⅱ)/M(Ⅲ)=2, 3, and 4

1.1 主板层中过渡金属离子的调节与催化活性位点的研究

TM LDH中过渡金属通常为离子半径和水解速度接近的Fe(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)等。 其中镍基TM LDH由于合成方法较为成熟且催化性质优异而被研究的最多。 从结构上看,镍基层状双羟基化合物可认为是六方晶相的氢氧化镍晶体中部分的Ni(Ⅱ)被三价的金属离子如Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)等取代。 在合成上,镍基TM LDH通常是在反应母液中加入一定比例的三价金属离子,通过调节反应液的酸碱性和添加配合剂控制两种金属离子的水解速度来实现均匀的共沉淀得到LDH纳米或微米片。 三价金属离子取代二价的金属镍离子,使得金属氢氧化物主板层带正电荷,因此需要通过层间阴离子的电荷补偿来维持化合物的电中性。 因此,相比于Ni(OH)2,镍基LDHs由于层间阴离子的存在而具有更开放的微观结构,在催化反应中,电解液及反应物的可及面积更大,因此具有明显提高的催化产氧效果。 Lu等[8]在泡沫镍基底上生长了NiFe LDH纳米片并用做电催化产氧电极,达到10 mA/cm2电流密度时,其过电势为256 mV,远低于氢氧化镍的相应过电势。 之后,Li等[23]用电化学合成方法制备的NiFe LDH其催化性能有进一步的提高,10 mA/cm2电流密度使过电势降低至224 mV。 Tang等[24]在空间受限的环境中将纳米尺寸的NiFe LDH与氮掺杂的石墨烯框架复合,得到的催化剂表现出的良好的催化产氧活性,在0.1 mol/L KOH环境中保持低过电势的同时,塔菲尔斜率降低至45 mV/dec。

除了镍基LDHs,CoFe LDH[25]、Co(Ⅱ)Co(Ⅲ) LDH[26]、ZnFe LDH[27]、 ZnCo LDH[28]等也被成功合成并应用于电催化水分解。 如Zou等[29]于2013年首次成功合成了ZnCo LDH纳米片,并将其直接应用于碱性电催化水氧化反应,发现负载该ZnCo LDH纳米片的电极水分解转化频率(turnover frequency,TOF)是Co(OH)2和Co3O4的10倍,作者将这一结果归因于ZnCo LDH开放的微结构利于电解液的传输和暴露更多的催化活性位点。

此外,科研人员发现,在二元TM LDH的基础上,引入第3种过渡金属离子,能进一步促进其催化性能。 如研究发现,在NiFe LDH中引入第3种过渡金属Co元素,得到的NiCoFe LDH的催化产氧性能得到提高。 减小的LDH纳米片厚度使其比表面积增大,进而活性位点和电解质可及面积也增大,使其催化性能有所提高(图2)[30]。 最近,Dihn等[31]报道了三元金属构成的NiFeV LDH,其纳米片厚度约10 nm,将其生长在泡沫镍基底上制备的电极,在强碱性条件下表现出较好的全分解水性能。 其产氧和产氢催化反应达到10 mA/cm2电流密度所需的过电势分别为231和125 mV,塔菲尔斜率分别为39和62 mV/dec。

图2 TM LDH纳米片(A)和超薄纳米片(B,C)制备过程示意图[30]Fig.2 Schematic description of the synthesis of TM LDH nanosheets(A) and ultrathin nanosheets(B,C) with different transition metals and synthesis conditions[30]

除了结构上的优势,多种过渡金属离子之间的协同作用,也是多过渡金属基催化剂体现出良好催化产氧性能的重要因素。 如Smith等[32]和Stahl等[33]分别研究多种成分可调的无定型态的过渡金属氧化物,发现具有多种金属元素的氧化物比相应的单金属氧化物具有明显优异的催化产氧活性。 这一现象在晶化的[34]及凝胶态的[15]过渡金属基产氧催化剂中也得到了很好的体现。 与Yang Shao-Horn课题组在钙钛矿型金属氧化物产氧催化剂中发现的规律一致,TM LDH产氧催化剂中过渡金属离子的电子排布也与其催化性能存在一定的关系——当其 eg轨道存在一个电子时,催化效果达到峰值[11,35]。 而多种过渡金属离子构成的TM LDH纳米片中,过渡金属离子之间的相互作用使其电子分布向更利于催化产氧反应发生的结构重新排列,使催化效果增强[30]。 此外,研究表明,掺杂Fe之后的氢氧化镍在催化产氧效果增强的同时,其氧化还原峰电势也向正电势偏移[36]。 尽管峰电势发生偏移的原因仍未清楚,但Fe与Ni之间存在相互作用毋庸置疑。 随着表征技术的发展,研究人员通过原位紫外-可见吸收光谱、表面增强拉曼、X射线吸收光谱、理论计算、原位导电性测量和穆斯堡尔谱等手段来研究NiFe化合物中的活性位点,虽然仍未得到统一认识,但Fe与Ni之间的相互作用已有一些研究结果。 如Corrigan等早在1987年的研究中发现,溶液中痕量的Fe(原料Ni化合物中含有极少量的Fe)也会对合成的Ni(OH)2电极材料的性能造成很大的影响[37]。 随后作者使用原位穆斯堡尔谱检测到,FeNi氢氧化物中部分Fe(Ⅲ)会发生电子转移进而形成高价态的Fe(Ⅳ)这一过程与镍离子的存在密切相关,且认为Fe(Ⅳ)的存在对提高NiFe化合物的产氧活性有重要作用。 2014年,Boettcher课题组[13]利用原位导电性测试发现,Ni(OH)2的导电性很差,但其氧化成NiOOH时的导电性有所提高,而Fe的掺入进一步增加了NiOOH的电子传导性,因此他们认为Fe掺杂导致镍基化合物导电性增强进而引起催化性能的提高(图3)。

图3 NiFe LDH高效产氧催化剂的SEM图(A)、原子模型图(B)及不同Fe含量的NiFe LDH催化产氧的CV曲线(C)[13]Fig.3 SEM image(A) and atomic model(B) of NiFe LDH as high efficient OER catalysts, and CV curves of NiFe LDH with various Fe contents towards OER(C)[13]

1.2 层间阴离子的调节和TM LDH导电性的提高

作为电荷补偿的TM LDH层间阴离子,可通过离子交换的方式进行更换。 碳酸根由于与过渡金属氢氧化物主板层有较强的亲和力,因此合成过程中通常得到的为碳酸根为层间阴离子的LDH。 在除去二氧化碳且含有其它阴离子的水溶液中搅拌足够长时间,可通过离子交换的方式将TM LDH的层间阴离子更换为溶液中其它阴离子,如硫酸根、磷酸根、醋酸根,或有机分子如草酸根、乳酸根等,甚至带负电荷的表面活性剂离子。 如Muller课题组[38]用此法成功合成12种不同插层阴离子的NiFe LDH,如B F-4、Cl-、Cl O-4、C O2-3、C2 O2-4、F-、I-、P O3-4和S O2-4等,并对它们性能做了详细分析,研究表明催化剂的水氧化活性和层间阴离子的共轭酸的p Ka密切相关,并提出阴离子的Brønsted或路易斯酸碱性在水氧化机制中起着至关重要的作用。

图4 氧化石墨烯作为层间阴离子的NiFe LDH的合成示意图(A)及层间阴离子分别为碳酸根(B)、氯离子(C)和氧化石墨烯(D)时的NiFe LDH纳米片的扫描电子显微镜照片[7]Fig.4 Scheme of the synthesis of GO intercalated NiFe LDH nanosheets(A) and the corresponding SEM images of NiFe LDH with carbonate(B), chloride anions(C), and GO(D) as the interlayer anions[7]

在催化反应中,催化剂的电子传导性与其催化性能密切相关。 而TM LDH作为氢氧化物,较低的电子传导性确实是制约其催化性能进一步提高的重要因素。 因此,研究者们采取了多种方式尝试提高其导电性。 包括将TM LDH直接生长在高导电性的材料上,如金属镍、泡沫镍、泡沫铜,以及碳材料如碳纳米管、石墨烯、碳量子点等。 Li等[28]通过电沉积的方式将ZnCo LDH薄膜生长在金属镍片上作为水氧化电极,由于LDH的高效催化性能和镍片的高导电性,使得制备的电极的电化学产氧性能很高:0.7 V时的TOF高达3.56/s。 Gong等[39]通过水热的方法将NiFe LDH生长在轻度氧化的碳纳米管上(carbon nanotube,CNT),除了NiFe LDH的催化性质和CNT的良好电子传导性,NiFe LDH和CNT之间的耦合作用也是NiFe LDH/CNT复合催化剂表现出比贵金属Ir更好的产氧催化效果的原因。 Long等[7]开创性地通过离子交换的方式将NiFe LDH的层间阴离子更换为氧化石墨烯,进一步将氧化石墨烯还原得到具有高导电性的还原氧化石墨烯插层的NiFe LDH纳米片(图4),实现了催化活性位点与高导电性纳米材料在原子尺寸上的直接接触。 电化学测试表明,该复合催化剂具备良好的碱性催化产氧性能,过电势和塔菲尔斜率分别低至210 mV和39 mV/dec。 之后,Ma等[6]进一步验证了NiFe LDH与石墨烯插层构成的具有二维超晶格结构的复合物具有良好的电催化分解水性能,并发现其产氧催化活性随着NiFe LDH中Fe含量的增多而增大。

2 微观结构调控

纳米材料的微观结构与其物理化学性质密切相关,因而也影响着材料的应用。 对催化剂来说,多孔结构、核壳结构及超薄纳米片或纳米带等结构的材料具有更大的比表面积,因而可以暴露更多的催化活性位点,进而表现出更优的催化性能。 而表面缺陷的制备也会使得催化活性位点增多。 因此,对二维层状结构的TM LDH来说,纳米片的厚度与尺寸,及表面微结构的控制与修饰是通过形貌调控来调节其催化性能的关键。 下面分述这两方面的研究进展。

2.1 纳米片厚度与尺寸调节

减小层状材料的厚度至超薄甚至单原子层厚度,是调节TM LDH征物理化学性质进而增强其催化性能的有效手段[40,41]。 Song等在甲酰胺溶液中通过阴离子交换剥离的方式,首次成功制备并报道了多种化学成分的单层TM LDH纳米片,包括NiFe LDH、NiCo LDH、Co(Ⅱ)Co(Ⅲ) LDH。 XRD光谱证实了层间阴离子交换及LDH纳米片的剥离过程,使用剥离得到的单层TM LDH作为碱性产氧催化剂,性质测试表面其表现出比相应的剥离前的TM LDH纳米片更好的催化性能(图5)[42]。 最近,Wang等[25]通过干燥Ar气氛下后剥离的方式也成功制备了CoFe LDH超薄纳米片,表现出良好的强碱性产氧催化活性,其塔菲尔斜率和达到10 mA/cm2电流密度所需的过电势分别低至38 mV/dec和266 mV。 另外,合成方法对TM LDH的微观结构也有影响。 Xu等[43]利用过渡金属硫化物为前体模板,通过电化学氧化的方法将其转化为相应的氧化物和氢氧化物,其作为产氧催化剂表现出明显优于直接合成的相应过渡金属氧化物的催化活性,达到10 mA/cm2时的过电势低于200 mV。 更小的粒子尺寸和多孔开放的微观结构被认为是其良好催化性能的关键。

图5 TM LDH剥离过程示意图(A)、剥离后的单层TM LDH纳米片的AFM图(B)及不同化学成分和厚度TM LDH纳米片的电催化产氧极化曲线谱(C)[42]Fig.5 Schematic description of the exfoliation process of TM LDH from bulk nanosheets to single layer TM LDH(A), the AFM image of exfoliated single layer TM LDH(B), and polarization curves of TM LDH with different chemical compositions and nanosheet thickness towards water oxidation(C)[42]

2.2 表面缺陷的制备及多级结构的构筑

活性位点通常存在于材料的台阶、侧面及缺陷处,因此,理性的设计结构上的缺陷也是提高过渡金属基水分解催化剂催化性能的有效途径。 如Kim等[10]通过在无产氧催化活性的钙钛矿型CaMnO3上制备氧空缺得到的Ca2Mn2O5,表现出了催化产氧的效果。 之后,Tompsett等[44]在具有弱催化性能的 β-MnO2晶体上制造缺陷后,其催化效果明显增强。 谢毅课题组[45,46]分别通过在过渡金属氧化物表面引入氧空位而极大地增强了催化剂的产氧性能。 在TM LDH纳米片的表面缺陷制备上,Wang等[47]通过离子交换及搅拌的后处理方式得到了富含空缺且具有超薄纳米片结构的CoAl LDH与氧化石墨烯的复合物,研究发现,该催化剂增强的催化性能起因于Co空缺和氧空缺的存在。 最近,Wang等[48]通过N2气等离子体轰击对体相CoFe LDH纳米片进行剥离处理,合成得到了氮掺杂且富含缺陷的CoFe LDH二维超薄纳米片(图5),通过原子力显微镜和高分辨透射电子显微镜表征证明,通过氮气等离子体处理的CoFe LDH纳米片厚度从20 nm减小至1.64 nm。 因此,减小的纳米片尺寸、氧缺陷的增加及氮掺杂等因素使得氮气等离子体轰击处理后的CoFe LDH具有更多的反应位点及更高的反应位点催化活性,其达到10 mA/cm2时所需的过电势仅为233 mV。 随后,Liu等[49]在水和等离子体共同作用下,对超薄TM LDH进行处理,得到了富含空缺的TM LDH纳米片,该催化剂的催化水分解的塔菲尔斜率低至36 mV/dec,10 mA/cm2时所需的过电势进一步降低至232 mV。 最近,Xie等[50]在NiFe LDHs体系通过分别引入Zn2+或Al3+,在碱性条件下选择性刻蚀,制造二价或三价金属离子缺陷,并研究缺陷的存在对NiFe LDHs活性的影响。 结果表明,具有二价金属离子空缺的NiFe LDH中,暴露的不饱和氧配位Ni2+-O-Fe3+结合位点活性高于具有三价金属离子空缺的NiFe LDH中Ni2+-O- Ni2+结合活性位点。 该催化剂达到20 mA/cm2电流密度所需的过电势仅为200 mV,为目前报道的单纯NiFe LDH作为产氧催化剂的最佳性能。

图6 氮气等离子体剥离体相CoFe LDH纳米片,制备氮掺杂及富缺陷的二维超薄CoFe LDH纳米片[48]Fig.6 Schematic description of the fabrication of N doped and vacancies-rich CoFe LDH nanosheets via exfoliation treatment of bulk CoFe LDH by N2 plasma[48]

除减小TM LDH纳米片的尺寸与厚度,以及在其表面制备缺陷外,制备多级复杂结构的TM LDH也是提高其性能的有效方式。 Zhang等[51]通过拓扑转化法将Co(Ⅱ)Ni(Ⅱ)氢氧化物中的Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),合成了核壳结构的CoNi LDH。 在无牺牲剂的条件下,该核壳结构催化剂表现出良好的催化产氧活性。 此外,构筑基于TM LDH的复合结构纳米材料,在提高其性能的同时,也能进一步拓展其应用。 如Gao等[52]在合成NiFe LDH纳米片的母液中加入一定量还原剂,得到了金属镍纳米粒子负载在NiFe LDH纳米片上的复合纳米材料,该材料由于NiFe LDH的产氧催化活性和金属镍纳米粒子的产氢活性,使其具备了碱性全分解水的性能。 随后,Long等[53]在具有良好氧物种传导性能的氧化铈纳米晶上沉积NiFe LDH得到的复合结构材料,除了具备增强的碱性产氧催化活性外,也具备一定的碱性产氢性能。

3 结论与展望

过渡金属基层状双羟基化合物(TM LDH)由于成分可调及开放的微观结构等优势,近年来在催化领域得到广泛的关注。 多种成分和结构的TM LDH及其与其它功能纳米材料的复合物也先后被成功合成制备出来,且其电催化分解水性能也在逐步提高。 然而,由于研究体系的相对复杂和表征手段的有限,即使对于已有大量研究的NiFe LDH,其催化活性中心是Ni还是Fe,仍然没有结论。 而TM LDH催化水分解的机理和催化过程的信息更是知之甚少,然而这些信息对设计合成新型的基于过渡金属的高效廉价水分解催化剂进而促进水分解制氢工业的发展至关重要。 因此,如何有效地调节TM LDH的金属离子比例和分布,精巧地设计可检测的表面缺陷,及催化反应过程与原位表征手段的结合,是TM LDH作为分解水催化剂研究的一个重要发展方向。 另外,尽可能地简化和确定TM LDH的微观结构,进而建立接近真实体系的理论计算模型,对催化过程进行仿真模拟,是进一步验证催化反应机理并建立催化剂构效关系的关键。 此外,从推动水分解制氢工业发展的角度来看,保持催化剂高性能的同时尽可能地简化制氢体系是关键。 然而,大多数产氧和产氢催化剂分别仅在碱性和酸性条件表现出良好的催化活性,因此,设计合成有效的过渡金属基催化剂使其在中性条件下仍具备较好的水分解活性,是目前电化学分解水制氢领域的另一挑战。 基于TM LDH纳米片的二维超薄和开放微观结构等特点,及过渡金属氧化物等[54,55]已表现出一定的中性产氧催化活性,以TM LDH为前体,通过合适的方法制备形貌保持的LDH衍生物,有望制备出中性条件下具有良好水分解活性的过渡金属基催化剂。 此外,构建TM LDH及其衍生物与其他功能纳米材料的复合物,使复合材料具有产氧催化活性的同时具备中性产氢性能,是进一步实现全分水解且简化制氢体系的重要手段。

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