91论坛
龙云泽课题组联合澳大利亚昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授、我校纺织91论坛
郑杰博士、我校材料91论坛
牛莽博士在国际著名期刊《Advanced Science》（2025, e14301）上发表了题为“Catalyst for industrial-scale seawater electrolysis: Inhibit active metal dissolution and chlorine corrosion”（工业级海水电解催化剂：抑制活性金属溶解和氯腐蚀）的研究论文。《Advanced Science》（先进科学）最新SCI 影响因子为14.1。论文第一作者为博士研究生王蓬和青年教师郑杰博士，通讯作者为91论坛
牛莽博士、龙云泽教授与昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授。
利用可再生能源（如风能、太阳能等）进行直接海水电解为大规模制备绿氢提供了一种可持续的途径。然而，海水成分复杂，特别是氯离子（Cl−）对阳极析氧反应（OER）电催化剂的稳定性构成了巨大挑战。具体而言，析氯反应（CER）与析氧反应OER相互竞争会产生腐蚀性离子和有害气体（如ClO−、HOCl和Cl2等），导致催化剂腐蚀，从而降低催化效率和长期稳定性。从反应动力学角度来看，碱性电解质中析氧反应OER比析氯反应CER的标准电位低490 mV。因此，在碱性海水介质的工业级工作电流密度下（>500 mA cm−2），开发具有低于490 mV的反应动力学过电位的析氧反应OER电催化剂引起广泛的关注。遗憾的是，在持续的电解过程中，氯腐蚀和氯离子对金属活性位点的毒化，严重影响了催化剂的活性和耐久性。
针对这一难题，本研究采用了一种表面工程策略，使用植酸（PA）作为分子“盔甲”来构建高度耐用的析氧反应OER催化剂。材料表征和密度泛函理论（DFT）计算表明，PO43−基团对表面进行修饰不仅有利于表面重建形成NiOOH活性位点，而且优化了关键反应中间体的吸附-解吸动力学，从而提高了催化剂的性能。重要的是，PO43−层抑制了活性位点对氯离子的吸附，显著提高了在恶劣海水条件下的耐腐蚀性。因此，催化剂在碱性海水中以208 mV的低过电位提供100 mA cm-2的电流密度，并在1500小时内保持稳定的性能。当作为阳极催化剂用于膜电极电解槽时，它支持在1 A cm-2的电流密度下运行，电池电压仅为2.18 V，并在500小时内没有表现出性能退化。这项工作不仅解决了硒化物电氧化过程中的金属溶解问题，还为合理设计高活性、抗腐蚀工业级海水电解催化剂提供了一种简明而有效的策略。
原文链接：//doi.org/10.1002/advs.202514301
