8 月 21 日消息，西湖大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功合成可用于電解水制氫的非貴金屬催化劑 ——CAPist-L1。

2022 年 5 月份開始將這一新型催化材料浸在堿性水中，在安培級(jí)電流密度下穩(wěn)定工作超過(guò) 19000 小時(shí)后，表面仍源源不斷地產(chǎn)生氣泡，尚無(wú)衰退的跡象，其催化效率和穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于已公開報(bào)道過(guò)的催化劑。

▲催化劑測(cè)試裝置

CAPist-L1 因制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、可重復(fù)度高、易放大化制備且具備超高 OER 活性和穩(wěn)定性，展現(xiàn)出優(yōu)良的工業(yè)化應(yīng)用前景。

▲CAPist-L1，材料呈現(xiàn)多孔的透氣結(jié)構(gòu)

據(jù)介紹，此次研究純屬偶然。團(tuán)隊(duì)成員在利用浸泡法制備鎳鐵基 OER 催化劑時(shí)，把乙醇（酒精）當(dāng)作去離子水使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在泡沫鎳上長(zhǎng)出來(lái)的催化劑 OER 性能非常不錯(cuò)。

▲CAPist-L1 催化劑的“繡球花”結(jié)構(gòu)

研究團(tuán)隊(duì)隨即從理論層面進(jìn)行探索，進(jìn)而不斷完善優(yōu)化制備方案，成功開發(fā)了一種基于非均勻形核液相體系的催化劑制備工藝。

▲電子顯微鏡下的 CAPist-L1（過(guò)渡層標(biāo)記為紅色）

在機(jī)制研究方面，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì) CAPist-L1 成分、結(jié)構(gòu)和形貌等逐項(xiàng)分析，發(fā)現(xiàn)在催化層和金屬基底之間存在一層致密過(guò)渡層。正是致密過(guò)渡層的存在，將催化層牢牢地錨定在金屬基底上，提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。

CAPist-L1 的制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉，將泡沫鎳浸入準(zhǔn)備好的非均勻形核液相體系中，在 25 °C 條件下浸泡 24 h，取出后用去離子水沖洗干凈烘干后即得到。

附論文地址：https://www.nature.com/articles/s41929-024-01209-1

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