1月15日從昆(kun)明(ming)理(li)工大(da)學獲悉，該校(xiao)非(fei)常(chang)規冶(ye)金團(tuan)隊與伊比利亞(ya)國際納(na)米科技實(shi)驗室、香港理(li)工大(da)學、中國科學院上海(hai)高等研究院等合作，在高穩定(ding)性析(xi)氧(yang)催化劑構築(zhu)方麵取得重要進展。相關成果發表於國際期刊《先進材料》。

　　析(xi)氧(yang)反應是電解水(shui)的半反應之(zhi)一，具(ju)有(you)複雜(za)的四電子轉移過(guo)程，是限(xian)製(zhi)電解水(shui)綠色製(zhi)氫整(zheng)體能量效率(lv)的瓶頸。電解水(shui)過(guo)程效率(lv)的提高，有(you)賴於高效析(xi)氧(yang)催化劑的構築(zhu)。但在苛刻的工業條(tiao)件下，獲得高度(du)穩定(ding)析(xi)氧(yang)反應電催化劑仍(reng)是極大(da)的挑戰。在這項最新研究中，昆(kun)明(ming)理(li)工大(da)學非(fei)常(chang)規冶(ye)金團(tuan)隊張(zhang)利波教授、胡覺(jue)教授等人，就(jiu)非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金和高熵(shang)氧(yang)化物——鐵(tie)鈷鎳(nie)錳鉻五元(yuan)異質結(jie)構進行原位重構，從而在工業條(tiao)件下實(shi)現了高度(du)穩定(ding)析(xi)氧(yang)。

　　基於這種非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金和高熵(shang)氧(yang)化物的異質結(jie)構，金屬顆粒可(ke)通過(guo)與高熵(shang)氧(yang)化物的強(qiang)相互作用在析(xi)氧(yang)反應電催化過(guo)程中獲得穩定(ding)。此外，由於與鄰近高熵(shang)氧(yang)化物存(cun)在排(pai)斥作用，含氧(yang)中間產物在活(huo)性金屬位點上的強(qiang)結(jie)合力在很(hen)大(da)程度(du)上被削(xiao)弱，從而改(gai)善(shan)了析(xi)氧(yang)反應動力學，提高了非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金和高熵(shang)氧(yang)化物催化劑的穩定(ding)性。

　　該催化劑是通過(guo)早期過(guo)渡(du)金屬誘(you)導的非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金原位相變合成的，其相變激發了暴露在催化劑表麵的大(da)量活(huo)性非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金和高熵(shang)氧(yang)化物界麵，從而加(jia)速了析(xi)氧(yang)反應過(guo)程。憑借(jie)這種獨特策略，研究團(tuan)隊製(zhi)備的這種五元(yuan)異質催化劑，在100毫安/平方厘米電流密度(du)下，100小時後顯示出247毫伏的超低過(guo)電位。即便(bian)工業條(tiao)件苛刻，該催化劑在500毫安/平方厘米電流密度(du)下保持500小時後，活(huo)性損(sun)失幾(ji)乎可(ke)以忽(hu)略不計，具(ju)有(you)出色的長(chang)期穩定(ding)性。

　　研究顯示，高熵(shang)氧(yang)化物的形成誘(you)導了軌道位錯效應，不僅提供(gong)了高電活(huo)性的位點，而且促進了位點間的電子轉移，增(zeng)強(qiang)了電活(huo)性，實(shi)現了高效持久(jiu)析(xi)氧(yang)反應。這為設計基於非(fei)貴(gui)金屬高熵(shang)合金的精(jing)細異質結(jie)構提供(gong)了思(si)路(lu)，同時為構築(zhu)高效、穩定(ding)的工業電解水(shui)催化劑提供(gong)了新視角(jiao)。