科研动态丨唐一文教授团队在碱性电解水催化剂研究领域取得新进展
作者：齐鹏程 时间：2024-07-22 点击数：
近日，163am银河网页登录版地址唐一文教授课题组在电催化水分解领域取得重要进展，在环境能源领域顶级期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（影响因子：20.2，中科院一区top）发表题为“In situ fabrication of low-crystallinity (Ni,Fe)xSy nanosheet arrays via room-temperature corrosion engineering toward efficient oxygen evolution”的研究论文。华中师范大学为独立完成单位，163am银河网页登录版地址博士生陈明月为该文的第一作者，唐一文教授为论文的唯一通讯作者。
电解水制氢是将可再生能源转化为绿色氢气的关键途径，而阳极的氧气析出反应（OER）是制约其能量效率的关键因素。镍铁基硫化物在碱性条件下展现出极大的应用潜力，但这类催化剂的合成往往需要借助水热、高温热解等技术。能耗的增加以及反应容器的限制使得过渡金属硫化物的规模化合成面临重大挑战，也成为其工业应用的主要障碍。
为解决上述室温下制备过渡金属硫化物的难题，唐一文教授团队设计了基于腐蚀工程的制备策略，通过简单的一步刻蚀，在泡沫金属（泡沫Ni、泡沫Fe、和泡沫NiFe）上成功获得一系列过渡金属硫化物（NixSy、FexSy和(Ni,Fe)xSy）催化剂（图1所示）。合成过程中几乎无能量消耗，且易于扩展至规模化制备。结合理论分析可知，该室温合成策略的成功在于溶液的pH值降低以及引入的弱氧化剂对金属基底的腐蚀电位的显著提高，触发S22-的氧化行为（图2）。在碱性溶液中，(Ni,Fe)xSy展现出优异的OER活性和稳定性，并通过化学探针技术、18O同位素表征、以及理论计算证明晶格氧氧化机制主导了(Ni,Fe)xSy的高OER性能。这项工作为腐蚀工程引入了全新的视角，为开发高活性过渡金属硫化物催化剂并实现工业化应用开辟了新的途径。
该工作是继在材料科学著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》（影响因子：10.7，中科院二区top）上发表题为“Corrosion engineering approach to rapidly prepare Ni(Fe)OOH/Ni(Fe)Sx nanosheet arrays for efficient water oxidation”重要研究成果以来，该团队在碱性电解水方面取得的又一重要新进展。相关研究工作得到了国家自然科学基金（51972133, 51572102）的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124415
https://doi.org/10.1039/d2ta06319k
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通讯员｜齐鹏程
责编｜刘洁
审校｜俞云伟
