综述:先进熔盐合成:用于构建高性能电催化剂的强大平台

时间:2026年5月29日
来源:Carbon Neutralization

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当前,开发高效、稳定且低成本的电催化剂以突破电化学能量转换过程中缓慢动力学的核心瓶颈已成为迫切需求。针对这一挑战,熔盐合成(Molten-Salt Synthesis, MSS)作为一种强大、通用且可规模化的策略,被广泛应用于先进电催化剂的理性构建。得益于其独

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当前,开发高效、稳定且低成本的电催化剂以突破电化学能量转换过程中缓慢动力学的核心瓶颈已成为迫切需求。针对这一挑战,熔盐合成(Molten-Salt Synthesis, MSS)作为一种强大、通用且可规模化的策略,被广泛应用于先进电催化剂的理性构建。得益于其独特的液相反应环境,MSS能够实现快速的物质传输与均一的反应条件,从而精确调控催化剂的晶体结构、组成及电子特性,同时促进活性物种的原子级分散、可控缺陷工程及清晰的界面构筑。这些特征对于优化催化活性、选择性及稳定性至关重要。此外,MSS固有的可扩展性使其成为大规模制备功能性电催化剂极具吸引力的途径。本综述系统总结了近年来利用MSS合成各类先进电催化剂的研究进展,涵盖碳基材料、金属氧化物、层状双氢氧化物及二维过渡金属二硫属化物等体系。研究人员重点评估了这些材料在关键电化学反应(如析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction, HER)、析氧反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)、氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)及其他相关应用)中的催化性能,特别关注了其内在的结构-性能关系。最后,本综述指出了该领域当前的研究空白、主要挑战及未来机遇,旨在为下一代电催化剂的理性设计与规模化开发提供深刻见解。

1 引言

在全球应对气候变化及实现“双碳”目标的战略背景下,发展清洁可持续的能源体系已成为科技研究的重中之重。电气化作为这一转型的核心支柱,驱动了对高效能量转换与存储技术的空前需求。氢能系统(如水电解槽)、燃料电池及金属-空气电池成为脱碳未来的重要候选技术。尽管这些系统的工作原理各异,但它们共同依赖于核心电催化过程的效率,特别是HER、OER及ORR等多步电子转移反应。这些反应固有的缓慢动力学导致显著的能耗损失,成为限制下一代技术整体性能与经济可行性的根本瓶颈。解决这一挑战的关键在于开发兼具高活性、高耐久性且由地壳丰产元素构成的高性能电催化剂。过去几十年的研究致力于设计从碳基纳米结构、金属氧化物到层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)及二维过渡金属二硫属化物(Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides, 2D TMDs)等多种催化材料。然而,传统的水热/溶剂热法、共沉淀及高温热解法常受限于难以在原子或纳米尺度精确调控晶体相纯度、比表面积、孔隙率、缺陷浓度及活性位点配位环境等关键属性。此外,合成及运行过程中的金属原子或纳米颗粒团聚导致活性位点失活及催化性能下降是普遍存在的问题。因此,开发能够提供增强的材料结构控制且适于规模化生产的创新合成策略至关重要。在此背景下,熔盐合成(MSS)作为一种功能强大、通用且可扩展的平台重新兴起,用于精确制备先进功能材料。作为一种经过数十年完善的制备技术,MSS已成功合成了一系列尺寸与形貌可控的纳米能源材料。MSS的核心原理是利用熔盐介质建立独特的液相反应环境,与传统固相合成中物质传输与反应动力学低效缓慢的特点形成鲜明对比。该方法最早可追溯至1973年Arendt等人开创性地将其用于合成金属氧化物。至20世纪90年代,MSS的应用范围已扩展至低维三元硫族化物、过渡金属碳化物等相关体系。然而,当时有限的作用机理认知给制备粒径可控的均一材料带来了挑战。进入21世纪以来,优化的盐组分选择及模板辅助离子交换策略的发展实现了对材料尺寸与形貌的精确控制。近十年来,原位表征技术的突破进一步将MSS推向新纪元,研究人员利用其独特的热场与离子场特性在原子尺度操纵反应路径,不仅促进了具有特定晶面与表面功能化材料的制备,还实现了包括单原子位点、单层纳米片及新型二维材料在内的先进结构的构建。MSS通过对材料组成、晶体结构及表面化学的卓越控制,为阐明结构-性能关系及指导下一代电催化剂的理性设计提供了不可或缺的平台。尽管利用MSS制备电催化剂的研究数量迅速增长,但目前仍缺乏系统性的综述将MSS合成参数与所得材料属性及其在HER、OER及ORR中的催化效能联系起来。本综述旨在通过系统概述MSS衍生合成碳基材料、金属氧化物、LDHs及2D TMDs等关键电催化剂家族的最新进展来填补这一空白。研究人员深入探讨了MSS策略如何通过精细选择盐组分、温度及反应时间来决定最终材料的结构与功能。通过对“结构-性能”关联性的专门分析提炼出通用的设计原则,并批判性评估了这些MSS合成材料在HER、OER及ORR中的催化性能。最后,本综述指出了当前的研究空白,并对这一新兴领域存在的挑战与未来机遇进行了前瞻性展望,以期激发针对可持续能源未来的先进电催化剂设计的进一步创新。

2 熔盐的定义与基本性质

盐模板法(Salt Template Method, STM)与MSS在盐的作用及反应机理上存在本质区别。STM中,结晶盐作为牺牲模板或结构导向剂,利用其固态形貌赋予目标材料特定的多孔或中空结构,随后通过洗涤或溶解去除盐。该方法侧重于形貌工程,盐通常不回收。相比之下,MSS涉及将无机盐加热至熔点以上以建立连续的液相介质,作为主要的反应环境。熔盐促进了快速的物质传输、均匀的热量分布及增强的反应动力学,同时实现了盐的回收与再利用。MSS代表了一种反应介质工程方法,非常适合于绿色高效地合成成分复杂的材料。熔盐的基本物理化学性质,包括其离子电导率、溶剂化能力及可调的酸碱性,对合成结果起着关键作用。其温度窗口定义了反应区间,决定了盐介质的相态及离子传输的动力学。温度必须超过熔点以形成液相环境,同时低于分解温度以确保体系稳定。在此范围内,温度控制着粘度、离子迁移率及扩散行为等关键性质,从而控制前驱体的溶解、成核及晶体生长。高温增强了物质传输并促进均匀成核,而过高的温度可能导致快速的晶体生长与颗粒粗化。相反,接近熔点的温度可能导致前驱体溶解不完全及扩散受限。此外,使用混合盐可有效降低熔点并拓宽可及的温度窗口。溶解度在控制前驱体溶解、反应动力学及最终材料结构与纯度方面起着关键作用。高溶解度促进前驱体完全溶解,通过溶解-重结晶过程实现均匀成核与可控晶体生长。低溶解度则允许部分保留前驱体形貌,导致结构继承并形成定制结构。蒸气压与粘度是两个关键物理化学参数,显著影响反应稳定性与物质传输。低蒸气压对于最小化盐挥发至关重要,否则会导致物料损失、环境问题及热力学平衡破坏,引起前驱体浓度波动并影响成核与生长过程。因此,除非严格控制,通常避免使用挥发性强的熔盐体系。同时,粘度直接决定离子扩散与传质效率。低粘度熔盐促进快速离子传输与均相反应,而高粘度限制扩散、减缓晶体生长,并可促进有序或层状结构的组装。基于上述物理化学考量,MSS为先进电催化剂的理性设计提供了一个独特且高度可调的平台。通过精确调控熔盐体系的操作温度窗口、溶解度、蒸气压及粘度,MSS能够动态控制离子传输、前驱体溶解及成核-生长动力学。这种综合调控使得形成具有可控形貌、缺陷密度及活性位点分布的明确结构成为可能,这是传统合成方法难以实现的。因此,MSS不仅提供了对结构-性能关系的卓越控制,还促进了高性能电催化剂的可扩展与高效生产,凸显了其作为通用合成策略的显著优势。

3 熔盐的核心优势

熔盐作为独特的离子熔体及多功能反应平台,在电催化剂制备中展现出不可替代的优势,特别是与传统固相及湿化学法相比。传统湿化学法受限于溶剂的低沸点,限制了反应温度,难以获得热力学有利物相;而固相法通常需要过高的温度以克服扩散势垒,导致颗粒团聚及结构控制能力差。相比之下,熔盐提供了宽广且可调的温度窗口:由于其极高的沸点与低蒸气压,它们能在常压下于约200°C至1000°C以上的宽范围内保持稳定液相环境,远超过水及大多数有机溶剂。这使得既能进行高温反应,又能精确控制结晶过程。共晶混合物(如LiNO3-KNO3、NaCl-KCl-ZnCl2、LiCl-KCl)的设计实现了“低温熔盐合成”(通常为200°C–500°C),特别适用于处理热敏性前驱体,防止其分解与团聚。相反,高熔点单一盐(如NaCl,约800°C)为合成高结晶度材料提供了强大的热力学驱动力。这种广泛的调谐性源于熔盐固有的热物理性质,即高沸点与低蒸气压,确保了高温液相环境的稳定性。在化学层面,熔盐具有高离子强度与强极性,这从根本上区别于传统的固相与湿化学体系。在传统湿化学法中,溶剂-溶质相互作用相对较弱且受限于低离子浓度,限制了前驱体活化与反应路径;而固相法则受困于原子迁移率不足与混合不均,导致动力学迟缓与成分不均匀。相比之下,熔盐能有效溶解并活化多种无机与有机前驱体,提供高浓度自由移动离子。此外,熔盐中的离子发挥特定的溶剂化效应以调节反应活性与反应路径;例如,含氧阴离子熔体中的氧离子可促进氧化反应,而卤素离子(如Cl)表现出强配位与蚀刻能力。与常规合成策略(如水热、溶剂热及模板辅助法)相比,MSS在绿色化学与可持续材料加工方面展现出显著优势。在该体系中,熔盐作为反应介质,可通过简单的水洗高效分离产物,随后通过蒸发结晶回收利用。这建立了一个高效的闭路物质循环,同时大幅减少了二次废物。值得注意的是,MSS避免了传统模板策略中常见的残留模板污染问题,并抑制了高温合成过程中挥发性有机化合物的产生,突显了其环境友好性。此外,熔盐的液相反应环境促进了快速的物质传输与均匀的热量分布,显著提高了反应效率,并可能降低与传统依赖长时间高温处理的固相工艺相比的整体能耗。此外,常用的熔盐(如NaCl和KNO3)是廉价的大宗化学品,在大批量合成的成本效益与可扩展性方面具有明显优势。基于这些特性,熔盐法拥有四大核心合成优势。首先,它提供了对反应路径与产物结构的精确调谐能力。通过选择合适的盐体系,研究人员可在宽温度范围内精确控制热力学与动力学过程,实现从原子分散金属位点的低温构建到高度石墨化碳载体或稳定氧化物晶体的高温合成。其次,它提供了强大的热力学驱动力与受控的晶体生长环境。高温熔盐降低了原子迁移与晶格重排的能垒,促进了具有明确结晶度、可控缺陷及均匀形貌的纳米晶体或单晶的生长,这对于增强催化剂的本征活性与稳定性至关重要。第三,它是材料工程的强大平台。熔盐环境促进了阴离子/阳离子插层、本征缺陷的创造及纳米尺度紧密耦合异质结的构建,从而系统地优化了催化剂的电子结构与表面性质。第四,它表现出优异的工艺可扩展性与绿色化学潜力。该方法通常涉及简单的一步热处理,使用低成本原料,并允许盐的回收与再利用,使其易于扩大生产规模。综上所述,MSS超越了传统“溶剂”的概念,它代表了一种集成了热力学驱动力、离子化学、优化传质、界面工程及电化学调控的综合合成范式。它为从原子尺度(掺杂、单原子)到纳米尺度(结晶度、形貌)再到介观尺度(孔隙率、组装)的理性设计电催化剂提供了强大的工具箱。因此,它是制备用于燃料电池、水电解及二氧化碳还原等应用的下一代具有高性能与稳定性的催化材料的关键前沿技术。

4 通过熔盐合成制备的电催化剂

通过MSS策略合成的材料目前在多个领域展现出广泛的适用性。鉴于熔盐的特性,MSS方法在催化剂制备方面提供了独特的优势。本节系统分类并研究了在关键能量转换反应(包括HER、OER、ORR、二氧化碳还原反应(CO2RR)及氮还原反应(NRR))中表现出卓越性能的多样化催化剂类型。

4.1 通过MSS构建碳负载单原子催化剂(CS-SACs)

碳负载单原子催化剂(Carbon-Supported Single-Atom Catalysts, CS-SACs)因其独特的金属-载体协同效应在催化科学中展现出巨大潜力。碳基载体具有高比表面积、优异导电性及强大的化学稳定性,是金属活性中心原子级分散的理想基底。近年来,MSS因其在调控物理化学性质方面的独特能力而受到广泛关注。重要的是,除了结构控制外,MSS还提供了一种在高温条件下抑制金属团聚的有效策略。这源于其离子液体环境,其中金属物种以与阴离子(如Cl、NO3)配位的溶剂化离子形式存在,导致空间隔离。同时,高离子强度与快速物质传输建立了动态平衡,持续重新分布金属物种,防止局部过饱和与成核。此外,金属物种与富含缺陷的碳载体之间的强相互作用促进了快速锚定,而可逆的溶解-重结晶过程进一步抑制了不可逆的团聚。该方法通过熔盐介质固有的多种机制(包括模板化、形貌控制及电子结构修饰)实现了碳纳米结构(从一维到三维结构)的精确构建及金属单原子的有效锚定。本节根据纳米尺度结构特征将碳载体分为一维、二维及三维体系,并利用代表性实例阐明其结构-性能关系。Cheng等人开创性地利用NaCl-KCl共晶熔盐体系,通过熔盐的三重调控机制成功合成了氮掺杂碳纳米管负载镍单原子催化剂。机理研究表明,熔盐环境将镍稳定在离子形态并防止其直接聚结,而持续的离子扩散避免了局部浓度积累,从而抑制了纳米颗粒成核。透射电子显微镜图像显示高温熔盐产生的剪切力生成了具有丰富开口端缺陷与边缘位点的短碳纳米管。X射线衍射图谱中未检测到金属相信号,结合能量色散X射线光谱元素映射分析,证实了镍物种的原子级分散。该方法已扩展到包括铁和钴在内的过渡金属体系,为一维CS-SACs的可控合成奠定了基础。关于二维碳纳米结构,Cui等人报道了一种熔盐辅助热解策略,用于合成锚定铁-锰双金属位点的超薄多孔二维氮掺杂碳纳米片。高温热解利用盐离子作为动态模板,引导并催化碳片段的偶联与重排,形成微米级的类石墨烯纳米片。同时,熔盐的高极性确保了铁/锰前驱体在分子水平上的均匀分散,而强溶剂化效应抑制了热演化过程中的过早团聚。氯化物的蚀刻与锌的快速蒸发产生了分级微孔-介孔结构,增强了传质并提升了催化性能。对照实验证实了熔盐的关键作用:无共晶盐合成的样品表现出严重的团聚与结构坍塌。高角环形暗场扫描透射电子显微镜分析进一步验证了孤立与成对单原子位点在纳米片中的均匀分布。二维催化剂的半波电位显著高于对照组,突显了二维氮掺杂多孔碳纳米片对催化性能增强的重要贡献。同样,通过调节Co-ZIF前驱体与LiCl-KCl熔盐的接触,实现了三维MOFs向钴掺杂二维碳纳米片的维度转变。在此,熔盐不仅充当蚀刻与剥离介质,还通过防止热解过程中的钴物种聚结来调节其分散。扫描电子显微镜比较显示,熔盐辅助合成产生了特征的二维纳米片,与常规热解得到的块状形貌形成鲜明对比。系统研究还表明,增加熔盐比例会增强蚀刻效应,导致更大的纳米片边缘卷曲。在ORR性能方面,优化比例的催化剂显示出比对照组显著改善的活性。Zhao等人开发了一种熔盐诱导渗透沉积技术,以解决SACs合成中金属颗粒团聚与载体孔道坍塌的持续挑战。熔盐既作为造孔介质,又作为动态限域相,携带钴渗透进入Cu-ZIF-8内部并促进其在氮配位位点的锚定。在代表性的CuN4/CoN4@NC体系中,高分辨透射电子显微镜断层扫描揭示了具有互连多孔骨架的菱形十二面体形貌。元素映射证实了铜与钴物种在整个碳载体中的空间均匀分布。总体而言,MSS实现了对CS-SACs的多维精确控制。其抑制团聚的能力源于离子溶剂化、动态传质、强金属-载体锚定及可逆溶解平衡的协同效应,即使在高温下也能共同防止金属聚结。通过调节熔盐组成、比例及热力学参数,研究人员可以定向优化载体的孔径分布与孔体积、材料形貌及催化剂性能(活性位点密度、传质效率与稳定性)。至关重要的是,熔盐促进了三维前驱体向二维纳米片的原位转化,或模板化一维纳米管生长。这种系统的“组成-结构-维度”控制为设计特定反应的碳基催化剂提供了通用基础。

4.2 通过MSS构建金属氧化物基催化剂

与传统的碳基材料相比,金属氧化物具有独特的离子/共价键网络,作为催化剂载体具有三大主要优势:(1)表面氧空位与缺陷为金属原子提供了强大的锚定位点,有效缓解了传统载体中弱相互作用导致的团聚;(2)可修饰的晶体场效应能够精确调控金属中心的电子态密度与轨道杂化,为反应中间体的吸附/脱附创造最佳电子微环境;(3)本征的化学稳健性与耐高温性可在苛刻的反应条件下维持结构完整性。这些特性使得金属氧化物在能源催化(如水分解、CO2RR)、环境修复及化学传感中具有重要价值。至关重要的是,当作为单原子催化剂载体时,金属氧化物表现出强金属-载体相互作用,显著增强了催化协同效应。进一步的性能提升可通过缺陷化学调制、晶格应变工程及动态结构重构等策略实现,从而实现同时具备高活性与长期稳定性的催化系统。得益于其可调的离子环境,MSS能够同时调控缺陷密度、晶相及界面构型,为建立定量的结构-性能关系提供了强大平台。该方法已成功应用于一系列金属氧化物基催化剂的合成,包括贵金属氧化物(RuO2和IrO2)、过渡金属氧化物(Fe2O3、Co3O4)、钙钛矿(ABO3)及尖晶石(AB2O4)复合氧化物体系。Zhu等人利用MSS合成了富含晶界的RuO2,随后通过煅烧诱导部分还原为金属Ru,形成Ru/RuO2异质界面以增强电子转移,并将Pt原子分散在界面处。结构表征显示独立分布的Ru与RuO2晶体区域被明显的晶界分隔开,表明Ru(101)与RuO2(110)晶格共存。此外,Pt单原子均匀分布在界面处。高角度环形暗场扫描透射电子显微镜图像及相应的元素映射证实了Pt、Ru与O的均匀分布,且未检测到Pt团簇。MSS增强的强极性液体环境促进了前驱体的扩散与受控的相演变,有利于界面重构与晶界形成,从而改善电荷转移并稳定活性位点。过渡金属基化合物提供了贵金属的低成本替代品。过渡金属中易得的3d电子促进了电子给予或接受,实现了多样的金属氧化态。这种可调性有助于调节反应中间体的吸附能,从而优化催化性能。Kaushik等人提出了一种通用的熔盐热分解方法,用于在丰产金属载体上一步合成高负载量单原子催化剂。这涉及将丰产金属硝酸盐前驱体与极少量的贵金属氯化物混合。硝酸盐熔化后,阳离子交换将贵金属阳离子嵌入丰产金属氧化物晶格中。随后的水洗得到了原子级分散的氧化物。这种行为反映了电子耦合与强金属-载体相互作用在调节电荷重新分布及稳定孤立活性位点方面的重要性。MSS凭借其高离子电导率与强溶剂化能力,实现了高效的离子交换与原子级分散,这是传统体系难以实现的。尽管金属氧化物具有催化潜力,但其面临实际限制,包括稳定性不足与活性位点密度低。最近的突破通过缺陷工程、晶格应变调制及动态结构重构等策略解决了这些挑战。例如,Zhao等人通过NaNO3熔盐在350°C下合成了超薄RuO2纳米片。原子力显微镜显示纳米片厚度为1.6 nm,表明二维结构相对于传统纳米结构增强了电化学活性表面积,提高了反应效率。原子级扫描透射电子显微镜图像揭示了纳米片内存在丰富的多尺度缺陷,包括位错与晶界。同时,在多晶结构的纳米片内鉴定出了高密度的钌空位。此外,He等人通过盐辅助重结晶开发了一种富含晶界的RuO2多孔纳米片,作为高效的酸性OER电催化剂。低粘度与高扩散性的熔融环境促进了各向异性生长与缺陷形成,导致了高密度空位与晶界。晶界诱导的拉伸应变产生了不饱和配位位点,优化了中间体吸附并在OER过程中稳定了活性中心。除了贵金属与丰产金属氧化物,钙钛矿与尖晶石型氧化物通过可调的组成与晶体结构实现了理性的催化剂设计。Tang等人采用共晶熔盐处理对尖晶石型MnFe2O4催化剂进行原子重排,有效修复了材料中的结构缺陷,包括氧空位与尖晶石反演。X射线衍射分析显示,处理后的样品峰位与标准尖晶石对齐,证实了阳离子重分布消除了尖晶石反演。X射线光电子能谱显示处理后的样品表面氧空位吸附物种减少,表明氧空位得到修复。此外,晶格氧富集导致占据的Mn 3d态增加。共晶熔盐处理增强了电导率与四面体配位的Mn2+活性位点,显著改善了ORR性能。Enoch等人通过熔盐法合成了具有四种不同晶系的锶锰硫族氧化物,显著降低了金属前驱体的熔化温度并作为溶剂介质,从而增加了起始前驱体的界面相互作用与迁移率,并系统研究了催化剂的本征ORR与OER活性。MSS策略也被广泛采用用于高性能钙钛矿与尖晶石氧化物催化剂的合成。综上所述,MSS凭借其快速动力学与可调反应环境等合成优势,为金属氧化物载体上单原子催化剂的可控制备提供了强大平台。MSS进一步通过实现金属氧化物的缺陷工程、晶格应变调制及动态结构重构来增强催化性能。因此,MSS已成为开发先进金属氧化物基催化剂不可或缺的技术。

4.3 通过MSS构建层状双氢氧化物基电催化剂

层状双氢氧化物(LDHs)是水电解与CO2RR等反应的理想电催化剂,这归功于其可调的层状组成、开放的层间通道及丰富的表面羟基。其二维层状结构使得:(1)主层内的阳离子取代可控;(2)通过阴离子交换可修饰层间阴离子/距离;(3)在外力作用下通过层间膨胀剥离成超薄纳米片以暴露更多活性位点。然而,固有的低导电性及在高电流密度下的堆叠倾向限制了活性位点的可及性与传质,显著损害了电催化性能。MSS策略通过缺陷工程、电子结构优化及异质结构建克服了这些限制。例如,Zhou等人通过MSS实现了高化合价Nb5+向NiFe LDH的快速掺杂。该过程由熔盐中快速的离子扩散与溶剂化作用实现,克服了水热系统中典型的动力学限制与掺杂不均。结构表征证实了相纯度,X射线衍射图谱与NiFe氢氧化物匹配,且未显示次级Nb相,表明均匀的晶格掺入。X射线光电子能谱分析显示Fe 2p结合能正移2.0 eV,而Ni 2p未发生位移,证明了Fe位点的选择性电子调制。结果表明,MSS通过受控的阳离子取代与局部配位调控实现了位点特异性的电子调谐。元素映射证实了Nb、Ni、Fe与O在Nb-NiFe-LDH中的均匀分布。同样,Wang等人通过MSS中的硼掺入改善了FeNi-LDH的体积导电性与稳定性。Chen等人通过水合熔盐技术成功合成了多晶FeCoNi-LDH分级阵列与富含位错的NiFe-LDH。两种材料均表现出优异的电化学性能,具有低过电位与高稳定性。具体而言,研究人员开发了一种称为含水熔盐边界水法的新颖方法。该方法独特地利用了金属盐自身结合的束缚水来形成低温熔盐环境。至关重要的是,大部分束缚水保留在该系统中,从而满足了LDH形成所必需的高温与水条件。该机制使得能够在短时间内快速合成具有分级结构的LDH阵列。相比之下,通过传统水热法合成的LDHs通常仅具有单一水平的光滑表面形貌,并且通常需要多步反应才能获得可比的分级复杂性。高分辨透射电子显微镜分析揭示了明显的晶格条纹,对应于NiFe-LDH的(101)晶面。此外,高分辨透射电子显微镜分析揭示了NiFe-LDH中存在丰富的晶格畸变与位错,直接证明了在熔盐环境中通过动态重结晶形成的富含缺陷的结构。由相互连接的纳米片组成的堆叠结构不仅增加了比表面积并暴露了更多活性位点,还促进了传质并加速了电催化过程中的气泡释放。因此,与在不同反应时间合成或通过传统水热法合成的样品相比,优化反应时间的样品表现出优异的OER活性与更快的电荷转移动力学。这表明MSS能够通过耦合的传质-重构过程快速形成富含缺陷的分级结构,这是传统方法难以实现的。另一方面,Wang等人利用MSS通过界面蚀刻构建了FeNi2S4@NiFe-LDH异质结构。在此,熔盐通过促进相界处的选择性溶解与再沉淀,实现了受控的界面反应,导致非晶LDH纳米片在原位晶态基底上形成。透射电子显微镜图像揭示了被富含缺陷的纳米片覆盖的纳米草形貌。高分辨透射电子显微镜显示了对应于FeNi2S4不同晶面的晶格间距,而NiFe-LDH晶格条纹的缺失证实了其非晶性质。这种结构对比表明了异质结构的形成。电化学阻抗谱显示FeNi2S4@NiFe-LDH具有较低的电荷转移电阻,这归因于非晶-晶态异质结

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