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（供稿 科技處）近日，校定TOP期刊Advanced Materials在線(xiàn)發(fā)表了我校物理與電子科學(xué)學(xué)院、低維量子結(jié)構(gòu)與調(diào)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周海青、余芳、唐東升教授等人合作的學(xué)術(shù)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(yáng)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(xué)為論文的第一及通訊單位。

該研究成果從電解水制氫的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用角度出發(fā)，發(fā)展了低成本、實(shí)用性強(qiáng)的機(jī)械攪拌技術(shù)來(lái)可控合成羥基氧化鐵與氫氧化鈷的微米片陣列結(jié)構(gòu)，借助表面鐵位點(diǎn)的原位溶解和沉積來(lái)調(diào)控催化材料的活性組分，實(shí)現(xiàn)了鈷鐵基析氧催化劑在高電流密度500 mA/cm2下長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行超過(guò)150小時(shí)，展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，其析氧過(guò)電位只增加30毫伏左右，這為堿性電解水制氫技術(shù)的工業(yè)化提供了新思路。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新催化機(jī)理解析思路，率先發(fā)展了以X射線(xiàn)光電子能譜為主、拉曼光譜為輔的原位譜學(xué)表征技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到鈷鐵催化劑的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)重構(gòu)行為，解析了鐵元素在析氧活性物種演化過(guò)程中的主要影響機(jī)制，并采用密度泛函理論計(jì)算闡釋了可能的析氧活性位點(diǎn)。

近年來(lái)，氫能的高效制取和利用吸引了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，其中氫能的廉價(jià)、綠色制備仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。電解水制氫技術(shù)可以將大自然儲(chǔ)量豐富的光伏、水電、風(fēng)電等可再生電力轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)臍淠?，無(wú)碳排放，對(duì)于我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有重要價(jià)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(jià)格限制了規(guī)模應(yīng)用?；诖?，采用簡(jiǎn)單的宏量制備技術(shù)來(lái)可控合成低成本、高活性且在大電流高效、穩(wěn)定的非貴金屬析氧催化劑是當(dāng)前電解水制氫技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化亟待攻克的科學(xué)難題之一。針對(duì)這些問(wèn)題，氫能量子催化團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于富鐵電催化材料，致力于發(fā)展高性能的富鐵異質(zhì)結(jié)催化材料來(lái)解決鎳或鈷基材料在大電流的低催化活性和穩(wěn)定性差的難題，在電解純水/海水制氫領(lǐng)域取得了系列創(chuàng)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(quán)美國(guó)、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)，獲批企業(yè)橫向課題1項(xiàng)。

編輯：黃依依

責(zé)編：馬鐵泉

審核：陳麗榮