海南大学邓意达教授团队博士生邵礼Adv. Energy Mater.：通过表面原位生成钼酸盐调控镍铁氧化物电极实现高效海水电解

近日，材料科学与工程学院邓意达教授团队在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“In situ Generation of Molybdate-modulated Nickel-iron Oxide Electrodes with High Corrosion Resistance for Efficient Seawater Electrolysis”的研究论文。

氢能作为一种不可或缺的低碳燃料，被认为是未来能源结构的基石。电解水是一种可持续的制氢方法，但需要大量的高纯度水。事实上，海水占世界水资源总量的96.5%，直接海水电解似乎是一种更实用的制氢方法。对于海水电解，反应动力学缓慢的析氧反应OER也是瓶颈反应。此外，海水中的氯离子(~0.5M)会引起析氯反应进而腐蚀电极/催化剂，严重降低其使用寿命。因此，开发高效、高选择性的海水分解电极/催化剂势在必行。目前，针对基于3d过渡金属(TMs)的多需求的OER催化剂，已经进行广泛的研究。然而，大量的研究表明，金属基氢氧化物、磷化物、硫化物以及硒化合物等在含氯的电解液中由于催化剂/电极的溶解或降解而影响其使用寿命。尽管已有研究表明，金属钼(Mo)可以帮助提升材料耐腐蚀，并且有助于降低3d金属(Fe、Co、Ni)氧化转变的势垒，促进高氧化态的形成，从而提高OER活性。但是在海水中钼的存在形式和提高海水电解催化活性及稳定性的原因尚不清晰。开发高活性、高选择性、耐腐蚀的海水电解制氢电极材料仍然是一项艰巨的任务。

基于此，海南大学邓意达教授、李纪红副教授、天津大学韩晓鹏研究员等人利用快速、简便的热冲击方法成功地制备了一种钼酸根(MoO₄^2-)修饰的海水电解镍铁氧化物电极，该电极在海水电解析氧反应(OER)中具有很高的活性和非凡的耐久性。实验分析和理论计算表明，电极表面原位生成的MoO₄^2-可以调节和稳定催化活性相γ-(Ni，Fe)OOH，提高OER活性，对保护电极免受氯离子(Cl^-)腐蚀，延长使用寿命具有重要作用。因此，该催化剂在100 mA·cm^-2的长期运行中(>1500 h)表现出明显的20 μV·h^-1的缓慢降解速率。这项工作为氧阴离子修饰催化剂的设计提供了一个新的视角，可广泛应用于解决海水电解中的挑战。

该研究以海南大学作为论文第一完成单位。材料科学与工程学院李纪红副教授，邓意达教授，天津大学韩晓鹏研究员为共同通讯作者，第一作者为材料科学与工程学院博士研究生邵礼。

论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202303261