中南大学在廉价电催化水分解研究领域取得重要进展

作为一种重要的可持续新能源技术，开发高效、廉价的水分解电催化剂受到广泛关注。中南大学材料科学与工程学院刘小鹤教授团队在廉价电催化材料领域取得了系列进展，《先进功能材料》《应用催化B：环境》等国际权威期刊连续发表了该团队最新研究成果。

氢能是最具前景的清洁能源之一，电解水产氢是目前较为理想的制氢技术。然而，这项技术的广泛应用一直被高价的贵金属催化剂所制约，亟待寻找廉价的高性能电催化剂替代贵金属催化剂。

刘小鹤团队开发了一种负载氧化镍纳米晶粒的聚合物氮化碳二维纳米材料，通过构建具有金属性的镍-氮键形成高导电界面，大幅提高其催化效率。该策略拓展至其他的过渡金属氧化物如四氧化三钴、三氧化二铁、氧化铜等也获得了成功。团队还开发了过渡金属基层状蛇纹石结构的纳米催化剂，进一步实现了高效电催化分解水反应。通过设计合成不同比例的钴、镍基蛇纹石结构的纳米片，调节材料的电子能带结构和导电特性，有效提高了材料的催化效率，在碱性和中性条件下均表现出比商业氧化钌催化剂更优异的催化活性和稳定性。用铁、钴、镍等廉价金属化合物替代贵金属基催化剂，实现高效电催化裂解水反应，这为未来电解水产氢技术的广泛应用起到重要的推动作用。