西南大学李青教授课题组在能源材料水解领域再获重要进展

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近日，西南大学化学化工学院李青教授课题组在国际著名刊物Applied Catalysis B: Environmental (应用催化B:环境，影响因子：14.229)上发表题为“Assembling amorphous (Fe-Ni)Cox-OH/Ni3S2 nanohybrids with S-vacancy and interfacial effects as an ultra-highly efficient electrocatalyst: Inner investigation of mechanism for alkaline water-to-hydrogen/oxygen conversion”（组装具有硫空位和界面效应的(Fe-Ni)Cox-OH/Ni3S2纳米复合材料作为超高效的电催化剂：碱性水解析氢/析氧内部机理转换研究）的研究论文，这是该课题组2019年以来发表的又一篇高水平论文，此前论文也发表在该期刊上。两篇论文的第一作者是均为化学化工学院2017级硕士生车奇军，李青教授为通讯作者，西南大学为该成果的唯一单位。

析氢（HER）、析氧（OER）电极材料是构成电催化水解器的核心要素，开发低成本、高活性、高稳定性的双功能催化材料是目前世界级的挑战，基于HER和OER催化循环机理，其活性位不相容，单一的析氢、析氧催化剂的混合会导致活性中心的大面积相互覆盖，使得活性反而次于单一组分。因此，如何设计高活性、高稳定性的廉价材料成为棘手的关键。课题组前期为此精巧设计了基于一步电子诱导共沉积机理的原子级别(Ni-Fe)Sx/NiFe(OH)y复合催化材料，在准工业环境测试下，可以实现大电流密度超高效、稳定的水解，有望实现工业化大规模生产。为了更进一步地提升水解-氢能转换效率，降低整个水解过电位。课题组又进一步设计了非晶态(Fe-Ni)Cox-OH/Ni3S2纳米复合催化电极材料，巧妙地调控Ni3S2为非晶态，同时引入纳米裂缝和界面效应，使(Fe-Ni)Cox-OH纳米薄膜完全暴露于电解质中，该双功能材料实现了超高效的水解，可作为商业规模化运用的优选材料。进一步的DFT计算表明非晶Ni3S2活性＞缺陷型＞结晶型，本文工作为其他类型的复合材料设计提供了基础指南。（通讯员：韩笑 周翱）