圍繞我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展電解水制備“綠氫”技術(shù)，其基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題是高活性、高穩(wěn)定性的電極催化材料的研發(fā)。近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院謝水奮教授團(tuán)隊(duì)在綠氫催化材料領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相繼在國(guó)際權(quán)威期刊《ACSCatalysis》和《Small》發(fā)表高水平研究成果。

4月19日，該團(tuán)隊(duì)的研究成果以“Two-dimensionally Assembled Pd-Pt-Ir Super-Nanosheets with Subnanometer Interlayer Spacings toward High-efficiency and Durable Water Splitting”為題發(fā)表在《ACS Catalysis》上。該工作報(bào)道了一種通用性極強(qiáng)的模板導(dǎo)向合成法，制備出具有雙催化活性位點(diǎn)和豐富亞納米層間距的介晶Pd-Pt-Ir三元超級(jí)組裝納米片，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的堿性電解水制氫。借助多層超級(jí)結(jié)構(gòu)的半限域效應(yīng)和固有的雙催化活性位，制備的Pd44Pt30Ir26超級(jí)納米片在陽(yáng)極氫析出和陰極氧析出反應(yīng)中均表現(xiàn)出顯著優(yōu)于商業(yè)化催化劑的活性和穩(wěn)定性。將該催化劑應(yīng)用于陰離子交換膜電極，可在500 mA的大電流下持續(xù)催化電解水達(dá)40小時(shí)以上，實(shí)現(xiàn)了極其高效和穩(wěn)定的氫氣產(chǎn)出，展現(xiàn)出突出的實(shí)際應(yīng)用前景。該工作在謝水奮教授（通訊作者）指導(dǎo)下，由我校博士生呂梓禧（第一作者）、碩士生廖新艷（共一）等學(xué)生共同參與完成。

4月14日，《Small》期刊發(fā)表了團(tuán)隊(duì)題為“EquilibratedPtIr/IrOxAtomic Heterojunctions onUltrafine1DNanowiresEnableSuperior Dual-Electrocatalysis for Overall Water Splitting”的研究論文。該工作通過(guò)簡(jiǎn)單一步法制備了直徑僅約為2 nm的PtIr/IrOx復(fù)合納米線(xiàn)（NWs），借助原位氧化過(guò)程在超細(xì)納米線(xiàn)表面形成豐富的Pt/IrOx原子異質(zhì)結(jié)（AHJs），實(shí)現(xiàn)了高效雙功能電催化全解水。理論計(jì)算結(jié)果表明，原子級(jí)耦合的Pt-IrOx雙位點(diǎn)有利于促進(jìn)水的解離，能夠削弱Pt位點(diǎn)上H*的吸附強(qiáng)度，并反向調(diào)節(jié)OH*在橋式Ir–Ir位點(diǎn)上的吸附和氧化。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控Pt/IrOxAHJs的比例，分別優(yōu)化了陽(yáng)極HER和陰極OER反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。基于最佳性能的PtIr/IrOxNWs催化劑組成的電極對(duì)僅在1.52 V的電池電壓下就能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)產(chǎn)氫。該工作在謝水奮教授（通訊作者）指導(dǎo)下，由我校博士生黃虹浦（第一作者）和付露紅博士（共一）等人員共同參與完成。中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院張雪博士負(fù)責(zé)了兩篇論文中的理論計(jì)算工作。

據(jù)了解，《ACS Catalysis》是美國(guó)化學(xué)會(huì)催化領(lǐng)域的旗艦期刊，為國(guó)際公認(rèn)的化學(xué)頂級(jí)雜志之一，目前影響因子為13.084。Small是Wiley出版社旗下的納米材料領(lǐng)域旗艦期刊，當(dāng)前影響因子13.281。兩者均為中科院一區(qū)TOP期刊。上述研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和華僑大學(xué)科研基金的經(jīng)費(fèi)支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00859

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201333