近日，我校納米功能材料研究所納米復(fù)合材料與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年教師陸家佳博士等在國(guó)際著名期刊《Advanced Energy Materials》（IF=27.8）發(fā)表了題為《Layered Double Hydroxides with Carbonate Intercalation as Ultra-Stable Anodes for Seawater Splitting at Ampere-Level Current Density》研究型論文。我校為第一署名單位。
隨著可再生能源（特別是光伏和海上風(fēng)力發(fā)電）成本的進(jìn)一步降低，以及碳中和背景下對(duì)綠氫的需求，電解水將成為未來(lái)制氫的主流方式之一。然而，在催化過(guò)程中，析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)（OER）都面臨著高能量勢(shì)壘（特別是四電子OER），這需要催化劑來(lái)降低活化能/反應(yīng)能。此外，由于淡水資源的稀缺，利用儲(chǔ)量豐富的海水是一種必然的趨勢(shì)。然而，海水中大量氯離子的存在對(duì)陽(yáng)極催化劑提出了更高的要求。目前，陽(yáng)極上主要存在以下問(wèn)題：1）海水中氯離子在高電勢(shì)下發(fā)生氯氧化反應(yīng)，其與OER形成競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)；2）氯離子與催化劑活性位點(diǎn)之間的強(qiáng)結(jié)合能加速催化劑腐蝕；3）陰極和陽(yáng)極的共性問(wèn)題，即在工業(yè)化電流密度（0.4~1 A cm?2）下，催化劑與基底界面的力學(xué)問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，納米功能材料研究所青年教師團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一系列的研究，本工作提出了一種常溫、常壓下的刻蝕?水解法協(xié)同碳酸根插層策略，構(gòu)筑安培級(jí)、超穩(wěn)定的電解海水陽(yáng)極，采用蝕刻?水解和離子交換策略，成功制備了一種低成本、易于規(guī)模化生產(chǎn)的碳酸根插層的鎳鐵層狀雙氫氧化物（NiFe LDH_CO32?）陽(yáng)極催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在堿性模擬海水中，該催化劑在500和1000mA cm?2電流密度下穩(wěn)定工作1000小時(shí)。另外，在兩電極體系全解堿性海水過(guò)程中，該催化劑也穩(wěn)定運(yùn)行400小時(shí)。
《Advanced Energy Materials》作為頂級(jí)材料科學(xué)期刊，致力于報(bào)道能源材料領(lǐng)域的突破性研究。該成果的發(fā)表將助力于我校材料與化工重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)，提升我校該學(xué)科在國(guó)際上的學(xué)術(shù)影響力和知名度。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400053
