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近期，昆明理工大學(xué)非常規(guī)冶金團(tuán)隊與伊比利亞國際納米科技實驗室、香港理工大學(xué)、中國科學(xué)院上海高等研究院等合作，在高穩(wěn)定性析氧催化劑構(gòu)筑方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊《先進(jìn)材料》。
析氧反應(yīng)是電解水的半反應(yīng)之一，具有復(fù)雜的四電子轉(zhuǎn)移過程是限制電解水綠色制氫整體能量效率的瓶頸。電解水過程效率的提高，有賴于高效析氧催化劑的構(gòu)筑。在苛刻的工業(yè)條件下，獲得高度穩(wěn)定析氧反應(yīng)電催化劑仍是極大的挑戰(zhàn)。為此，昆明理工大學(xué)非常規(guī)冶金團(tuán)隊張利波教授、胡覺教授等人，就非貴金屬高熵合金和高熵氧化物——鐵鈷鎳錳鉻五元異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行原位重構(gòu)，從而在工業(yè)條件下實現(xiàn)高度穩(wěn)定析氧。
研究團(tuán)隊制備的這種五元異質(zhì)催化劑，在100毫安每平方厘米電流密度下，100小時后顯示出247毫伏的超低過電位；即便工業(yè)條件苛刻，電流密度在500毫安每平方厘米下保持500小時后，其活性損失幾乎可以忽略不計，具有出色的長期穩(wěn)定性。
研究顯示，高熵氧化物的形成誘導(dǎo)了軌道位錯效應(yīng)，不僅提供了高電活性的位點，而且促進(jìn)了位點間的電子轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了電活性，實現(xiàn)了高效持久析氧反應(yīng)。這為設(shè)計基于非貴金屬高熵合金的精細(xì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了思路，同時為構(gòu)筑高效、穩(wěn)定的工業(yè)電解水催化劑提供了新視角。
