近日，我校物理與電子工程學(xué)院非晶態(tài)物理與先進(jìn)金屬材料團(tuán)隊(duì)（余鵬教授團(tuán)隊(duì)）在國(guó)際頂刊《Advanced Functional Materials》（一區(qū)TOP，影響因子19.0）上發(fā)表論文。研究團(tuán)隊(duì)提出“W-B雙電子給體”策略，成功研制出高活性、長(zhǎng)壽命的非晶態(tài)Ni-Fe-W-B催化劑，為解決非晶態(tài)催化劑在工業(yè)電解條件下易失活的關(guān)鍵難題提供了新方案。我校為論文第一完成單位，研究生王小蝶為第一作者，郭小龍副教授、程振祥教授、余鵬教授為共同通訊作者。
氫能是清潔能源轉(zhuǎn)型的重要方向，電解水制氫是實(shí)現(xiàn)“綠氫”生產(chǎn)的核心途徑。非晶態(tài)催化劑具有高密度的活性位點(diǎn)，展現(xiàn)出優(yōu)異的催化潛力，但在電解水過(guò)程中容易發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致性能迅速衰減，嚴(yán)重制約其工業(yè)應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)引入鎢和硼作為雙電子給體，通過(guò)雙電子給體注入調(diào)控鎳-鐵活性中心的電子結(jié)構(gòu)。該策略不僅增強(qiáng)了催化劑對(duì)反應(yīng)中間體的吸附，降低了反應(yīng)能壘，而且顯著抑制了非晶態(tài)結(jié)構(gòu)在高電流下的晶化轉(zhuǎn)變程度。催化劑表現(xiàn)出卓越的綜合性能：僅需193 mV過(guò)電位即可達(dá)到20 mA cm?2的電流密度；在高電流下連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)，電位衰減速率僅為0.6 μV h?1，活性衰減低于0.1%，穩(wěn)定性遠(yuǎn)超大多數(shù)非晶態(tài)催化劑。該研究從電子層面揭示了“電子給體能力-電子態(tài)-催化性能”的調(diào)控規(guī)律，為非晶態(tài)催化劑的設(shè)計(jì)提供了新思路。將催化劑應(yīng)用于陰離子交換膜電解槽，在接近工業(yè)運(yùn)行的條件下仍保持優(yōu)異的活性和耐久性，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
本研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持，是學(xué)校服務(wù)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略、在新能源材料領(lǐng)域取得的一項(xiàng)重要突破。成果緊密契合重慶市“416”科技創(chuàng)新布局，并為“33618”現(xiàn)代制造業(yè)集群體系中材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支撐。
圖：鎢-硼（W-B）調(diào)控電子給體能力提高催化性能：電子給體能力→電子態(tài) →抑制晶化 → 穩(wěn)定性
論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202522212
