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7月22日，記者從海南大學獲悉，該校材料科學與工程學院鄧意達團隊在材料領(lǐng)域綠色制氫方面取得新進展。該團隊揭示了釕鈷合金電催化劑協(xié)同重構(gòu)的可行性，為減輕酸性陽極析氧反應(yīng)中釕的不可逆溶解提供了理論支持。相關(guān)成果近日發(fā)表在材料領(lǐng)域國際學術(shù)期刊《先進功能材料》上。

質(zhì)子交換膜電解槽作為最具前景的綠色制氫技術(shù)之一，具有結(jié)構(gòu)緊湊、電流密度大、反應(yīng)速度快等優(yōu)勢，但其大規(guī)模應(yīng)用卻受制于酸性介質(zhì)中緩慢的陽極析氧反應(yīng)和高成本且稀缺的銥基催化劑。釕基材料作為銥基催化劑的潛在替代品，因成本較低且與陽極析氧反應(yīng)中間體的結(jié)合能適配，成為酸性陽極析氧反應(yīng)電催化劑的理想選擇，但在酸性條件下穩(wěn)定性較差。

針對這一挑戰(zhàn)，鄧意達團隊利用焦耳加熱法成功制備了釕鈷合金催化劑，結(jié)合其在酸性陽極析氧反應(yīng)中表現(xiàn)出的優(yōu)異活性和穩(wěn)定性，通過系統(tǒng)的電化學測試結(jié)合先進表征技術(shù)，研究了釕鈷合金在該反應(yīng)過程中的動態(tài)溶解-重構(gòu)過程及其內(nèi)在機制。

研究發(fā)現(xiàn)，鈷的氧化顯著抑制了釕的過氧化，比純釕催化劑更具穩(wěn)定性。且在重構(gòu)四氧化三鈷晶格過程中，釕原子會優(yōu)先占據(jù)更穩(wěn)定的八面體位點，形成超薄的鈷釕氧化物活性相，不僅促進水的吸附和解離，降低了陽極析氧反應(yīng)過電位，還抑制了組分溶解，實現(xiàn)了超過120小時的穩(wěn)定性。

該研究成果為理解釕鈷催化劑的動態(tài)重構(gòu)過程提供了新思路，提出了一種設(shè)計高效穩(wěn)定的酸性水分解電催化劑的有效策略，為后續(xù)相關(guān)研究及綠色制氫技術(shù)的發(fā)展提供了重要指導(dǎo)。