中南大學(xué)在廉價(jià)電催化水分解研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

作為一種重要的可持續(xù)新能源技術(shù)，開發(fā)高效、廉價(jià)的水分解電催化劑受到廣泛關(guān)注。記者13日從中南大學(xué)獲悉，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉小鶴教授團(tuán)隊(duì)在廉價(jià)電催化材料領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，《先進(jìn)功能材料》《應(yīng)用催化B：環(huán)境》等國際權(quán)威期刊連續(xù)發(fā)表了該團(tuán)隊(duì)最新研究成果。

氫能是最具前景的清潔能源之一，電解水產(chǎn)氫是目前較為理想的制氫技術(shù)。然而，這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用一直被高價(jià)的貴金屬催化劑所制約，亟待尋找廉價(jià)的高性能電催化劑替代貴金屬催化劑。

劉小鶴團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種負(fù)載氧化鎳納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米材料，通過構(gòu)建具有金屬性的鎳-氮鍵形成高導(dǎo)電界面，大幅提高其催化效率。該策略拓展至其他的過渡金屬氧化物如四氧化三鈷、三氧化二鐵、氧化銅等也獲得了成功。此項(xiàng)成果發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)功能材料》，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為第一單位，張寧副教授、劉小鶴教授和日本國立物質(zhì)材料研究所馬仁志教授為共同通訊作者。

團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了過渡金屬基層狀蛇紋石結(jié)構(gòu)的納米催化劑，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高效電催化分解水反應(yīng)。通過設(shè)計(jì)合成不同比例的鈷、鎳基蛇紋石結(jié)構(gòu)的納米片，調(diào)節(jié)材料的電子能帶結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電特性，有效提高了材料的催化效率，在堿性和中性條件下均表現(xiàn)出比商業(yè)氧化釕催化劑更優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。此項(xiàng)成果發(fā)表在催化領(lǐng)域權(quán)威期刊《應(yīng)用催化B：環(huán)境》，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為第一單位，張寧副教授、劉小鶴教授為共同通訊作者。

“用鐵、鈷、鎳等廉價(jià)金屬化合物替代貴金屬基催化劑，實(shí)現(xiàn)高效電催化裂解水反應(yīng)，這為未來電解水產(chǎn)氫技術(shù)的廣泛應(yīng)用起到重要的推動(dòng)作用。”劉小鶴教授說。