科研人员在电催化全解水机理研究方面取得新进展

近日，西安交通大学材料学院戴正飞特聘研究员与南京航空航天大学彭生杰教授针对上述问题开展合作研究，设计并构建了一种全过渡金属基3D CoBOx/NiSe非晶-晶态异质结构作为电催化平台进行性能和机制研究。非晶-晶态界面耦合产生的限域作用使得Co-Co配位键缩短和B活性位点离域，调节了表面原子的d/p带中心及其邻近性Δεd-p，从而平衡了活性位点与HER/OER催化中间体的相互作用。在不同的电解质中，3D CoBOx/NiSe异质结构表现出高效和pH稳健的电催化活性和稳定性。特别是对于HER，异质结构显示超越铂碳的性能，在1 M KOH中，超低的过电势为14.5 mV，并具有较小Tafel斜率（25.5 mV dec−1）。对于OER，其具有229.1 mV的低过电位和超快的动力学（Tafel斜率为11.7 mV dec−1），并能够达到2 A cm−2的工业级OER电流密度。碱性和中性电解质中，以3D CoBOx/NiSe作为电极对能够在1.48 V和1.80 V的低驱动电压下稳定产生10 mA cm−2的电流密度，超越了许多已报道的非贵金属基催化剂。这项研究开辟了d-p带中心协同调控的新方法，为设计低成本、高效率、pH稳健的全分解水电催化剂提供思路。

该研究成果以《非晶-晶态界面耦合增强d/p带中心邻近度及其增强的宽pH范围电解水特性》（Enhancing the d/p-Band Center Proximity with Amorphous-Crystalline Interface Coupling for Boosted pH-Robust Water Electrolysis）为题发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室为论文第一作者单位和第一通讯单位，戴正飞研究员、彭生杰教授、Sakthivel助理教授为论文共同通讯作者，西安交大材料学院博士生刘耀达为论文第一作者。