2023-09-28 21:04 來源：湖南師范大學新聞網 作者：科技處 點擊：
（供稿 科技處）近日，校定TOP期刊Advanced Materials在線發表了我校物理與電子科學學院、低維量子結構與調控教育部重點實驗室周海青、余芳、唐東升教授等人合作的學術論文“In situ regulating cobalt/iron oxide-oxyhydroxide exchange by dynamic iron incorporation for robust oxygen evolution at large current density”。我校博士生李東陽為論文的第一作者，余芳、周海青教授為本論文的通訊作者，湖南師范大學為論文的第一及通訊單位。
該研究成果從電解水制氫的產業化應用角度出發，發展了低成本、實用性強的機械攪拌技術來可控合成羥基氧化鐵與氫氧化鈷的微米片陣列結構，借助表面鐵位點的原位溶解和沉積來調控催化材料的活性組分，實現了鈷鐵基析氧催化劑在高電流密度500 mA/cm2下長時間持續運行超過150小時，展現出優異的穩定性，其析氧過電位只增加30毫伏左右，這為堿性電解水制氫技術的工業化提供了新思路。在此基礎上，團隊創新催化機理解析思路，率先發展了以X射線光電子能譜為主、拉曼光譜為輔的原位譜學表征技術，實時監測到鈷鐵催化劑的動態結構重構行為，解析了鐵元素在析氧活性物種演化過程中的主要影響機制，并采用密度泛函理論計算闡釋了可能的析氧活性位點。
近年來，氫能的高效制取和利用吸引了國際社會的廣泛關注，其中氫能的廉價、綠色制備仍然是一個挑戰。電解水制氫技術可以將大自然儲量豐富的光伏、水電、風電等可再生電力轉化為可儲存、運輸的氫能，無碳排放，對于我國碳達峰、碳中和目標的實現有重要價值。目前，高活性的催化材料仍然以鉑、釕等貴金屬材料為主，但其昂貴的價格限制了規模應用。基于此，采用簡單的宏量制備技術來可控合成低成本、高活性且在大電流高效、穩定的非貴金屬析氧催化劑是當前電解水制氫技術走向產業化亟待攻克的科學難題之一。針對這些問題，氫能量子催化團隊專注于富鐵電催化材料，致力于發展高性能的富鐵異質結催化材料來解決鎳或鈷基材料在大電流的低催化活性和穩定性差的難題，在電解純水/海水制氫領域取得了系列創新性研究成果：Nat. Commun.2018,9, 2551（ESI高被引）；Energy Environ. Sci.2018,11, 2858（ESI高被引）；ACS Nano2023,17, 1681（ESI高被引）；Adv. Funct. Mater.2023,33, 2209465，授權美國、中國發明專利7項，獲批企業橫向課題1項。
編輯：黃依依
責編：馬鐵泉
審核：陳麗榮
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