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原文鏈接：電解水析氫催化劑研究獲進(jìn)展—新聞—科學(xué)網(wǎng)

近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所助理研究員申麗莎和研究員閆常峰團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等的資助下，在電解水析氫催化劑方向取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）。

多級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖及析氫反應(yīng)性能。研究團(tuán)隊(duì)供圖

開發(fā)高效水電解析氫催化劑是突破制氫成本瓶頸、加速氫能經(jīng)濟(jì)規(guī)模化落地的核心路徑。異質(zhì)界面工程可通過(guò)電荷重排優(yōu)化中間體吸附能提升析氫反應(yīng)性能，但三相體系中組分協(xié)同機(jī)制與“組分界面-性能”構(gòu)效關(guān)系仍不明確，且異質(zhì)結(jié)微觀結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移與物質(zhì)傳遞協(xié)同優(yōu)化策略亟待突破。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)提出“結(jié)構(gòu)-界面同步優(yōu)化”策略，構(gòu)建了三相異質(zhì)結(jié)催化劑a-MoS_X/Ni₃S₂/Ni₃N@NF-2。通過(guò)調(diào)控前驅(qū)體比例實(shí)現(xiàn)組分/形貌可控合成，建立三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和超親水疏氣表面，顯著提升活性位點(diǎn)暴露率與氣泡脫附速率。研究表明：Ni₃S₂可調(diào)控中間體吸附能，其比例調(diào)控可誘導(dǎo)強(qiáng)界面電子相互作用。XPS與DFT計(jì)算證實(shí)，Mo位點(diǎn)電子密度提升使氫吸附自由能降低至-0.06 eV，接近鉑基催化劑理論值。

優(yōu)化后的催化劑在1 M KOH中表現(xiàn)出優(yōu)異性能：10 mA cm^-2電流密度下過(guò)電位僅69 mV，塔菲爾斜率為63.7 mV dec^-1，性能指標(biāo)居非貴金屬催化劑前列。該研究為三相異質(zhì)結(jié)催化劑界面工程與微觀結(jié)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化提供了新思路。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161077