本报讯 于11月25日,中国科大俞书宏院士团队和高敏锐教授课题组提出一种“晶相混合”策略,成功设计并研制了一种在酸性电解液中展现高度稳定性的非贵金属电催化剂。相关研究成果发表在《自然·通讯》上。论文的共同第一作者是我校博士生张晓隆、胡少进和博士后郑亚荣。

混合相CoSe2催化剂的制备和结构图
研究人员通过碱热法处理立方相CoSe2, 使得部分Co与Se原子从完美的立方相CoSe2晶体中逸出,生成原子级别的缺陷。电化学测试显示,混合相CoSe2催化剂在5万次循环之后,极化曲线没有明显变化,同时催化剂在400多个小时工作后,其在10 mA cm-2的过电势没有明显增加。
“晶相混合”制备的催化剂在酸性电解质中绝佳的稳定性远优于立方相和正交相CoSe2催化剂。
研究发现,这种新型的立方相-正交相互糅合的CoSe2催化剂极大的提高了Co与Se原子之间的共价性,赋予晶格更强劲的键合能,从而使得这种廉价材料在酸性介质中不仅展现出很高的水还原活性,同时表现优异的稳定性能。
该项研究为今后提供了一种通过材料晶相调控设计具备在酸性介质中高度稳定的催化剂策略,为发展在酸性介质中能实际运行的低成本、高活性和高稳定性的催化材料提供了崭新的思路。
(合肥微尺度物质科学国家研究中心 化学与材料科学学院 科研部)