山西大學晶態(tài)材料研究所一研究取得重要進展 電解水獲可再生能源再獲重要支撐

科學導報訊 記者閆劍利 6月12日，記者從山西大學獲悉，該校晶態(tài)材料研究所張獻明團隊范修軍課題組在非貴金屬雙功能電催化材料研究方面取得重要進展，使得電解水獲得可再生能源再獲重要支撐。相關成果以山西大學為第一單位在線發(fā)表于國際頂級期刊。

隨著化石燃料的消耗以及引發(fā)的環(huán)境污染問題，尋找替代能源已經(jīng)成為當今社會面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，可再生能源的利用和存儲得到越來越多的關注。電解水是獲得可再生能源的方法，也是電能向化學能轉化的重要途徑。一般催化劑在堿性條件下具有析氧活性，在酸性介質中才具有析氫性能，pH值的不統(tǒng)一，使得兩種催化劑在同一個電解槽中高效分解水具有很大困難。因此，發(fā)展具有高催化活性與穩(wěn)定性，在同一溶液中既可析氫又可制氧的非貴金屬雙功能電催化劑成為當前電化學能源存儲與轉換領域的熱點與難點。氟基納米多孔薄膜涵蓋范圍廣，是一類應用廣泛的結構和功能材料。常規(guī)氟化物制備一般采用氫氟酸（HF）或者氟蒸汽（F2）作為氟源，HF和F2具有強烈的腐蝕性，制備過程難以控制。因此，發(fā)展一種安全、高效制備氟化物納米材料意義重大。同時，在規(guī)整的納米材料上定向引入缺陷位或摻雜，形成納米限域的環(huán)境和納米限域效應（缺陷效應），可改變納米材料中缺陷處原子的電子態(tài)密度，形成活性位點，提高催化劑利用率。在納米多孔薄膜上人為引入缺陷或缺陷位可增加催化劑整體的反應位點數(shù)目，顯著提高其活性和穩(wěn)定性。

該成果首次以NH4F作為F源，金屬鐵箔作為Fe源，采用電化學陽極氧化和CVD氟化制備富缺陷FeF2-Fe2O3納米多孔薄膜的方法，獲得了高效、穩(wěn)定的水分解雙功能電催化劑，不僅發(fā)展了高性能氟化物水分解電催化劑，而且為研究氟化物的催化機理以及水分解性能的決定因素提供了重要支持。