記者19日從西湖大學獲悉，該校人工光合作用與太陽能燃料中心孫立成教授團隊成功合成可用于電解水制氫的非貴金屬催化劑——CAPist-L1。這一新型催化材料浸在堿性水中，在安培級電流密度下穩(wěn)定工作超過19000小時后，表面仍源源不斷地產(chǎn)生氣泡，尚無衰退的跡象，其催化效率和穩(wěn)定性遠優(yōu)于已公開報道過的催化劑。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學術(shù)期刊《自然·催化》上。
CAPist-L1催化劑測試裝置
孫立成介紹，此次研究純屬偶然。一次，團隊成員在利用浸泡法制備鎳鐵基OER催化劑時，把乙醇（酒精）當作去離子水使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在泡沫鎳上長出來的催化劑OER性能非常不錯。在電鏡視角下，這一催化劑如同花朵般層層疊疊，因此被命名為“繡球花”。
CAPist-L1催化劑的“繡球花”結(jié)構(gòu)
基于“繡球花”良好的催化表現(xiàn)，研究團隊隨即從理論層面進行探索，進而不斷完善優(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。在機制研究方面，研究團隊通過對CAPist-L1成分、結(jié)構(gòu)和形貌等逐項分析，發(fā)現(xiàn)在催化層和金屬基底之間存在一層致密過渡層。正是致密過渡層的存在，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，材料呈現(xiàn)多孔的透氣結(jié)構(gòu)
值得期待的是，因制備工藝簡單、成本低廉、可重復度高、易放大化制備且具備超高OER活性和穩(wěn)定性，CAPist-L1展現(xiàn)出優(yōu)良的工業(yè)化應用前景。
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