最近，美国化学会旗下期刊《ACS Catalysis》（影响因子9.312）在线发表了我校材料科学与工程系梁永晔副教授作为通讯作者的学术论文《Facile Synthesis of Nickel–Iron/Nanocarbon Hybrids as Advanced Electrocatalysts for Efficient Water Splitting》（简易制备的镍-铁/纳米碳复合物电催化剂用于高效分解水），详细介绍了课题组在先进电催化剂的合成与应用方面的研究成果。论文第一作者为材料系张星，合作者中包括我校大四本科生徐浩旻。

        以化石能源为主的能源消费模式已导致人类社会面临着严峻的能源危机。发展可再生、洁净的能源载体是当今世界面临的挑战。在当前提出的各种策略 中，最具有大规模应用潜力的一种方案是以太阳能为基础并以氢气为能源载体的方案。基于这种能源转换模式(太阳能→化学能)，已发展出了三种比较流行的技术方案：光催化分解水制氢、光电化学分解水制氢、光伏模块与电催化模块协同分解水制氢。其中，光伏模块-电催化模块协同分解水制氢目前获得了最高的转换效率与稳定性(>10%)。进一步优化提高太阳能→化学能的转换效率需要同时独立的优化太阳能模块和电催化模块的转换效率。发展廉价、高性能以及稳定的电催化剂取代目前常用的贵金属催化剂用于分解水制氢是实现大规模应用的重要环节。

        梁永晔课题组发展了一种简易的合成策略能够将廉价的初始原料(尿素、镍盐和铁盐)转化为镍-铁合金纳米颗粒与碳纳米管的复合物(如图A所示)。这种方法可以同时实现纳米结构化、掺杂以及与纳米碳复合，这些可以提高催化剂性能的手段。原位形成的复合物具有高效的双功能催化特性，能够同时促进碱性条件下的电催化氢气析出和电催化氧气析出反应。实验数据表明，当这种电催化剂负载到镍网基底上用于对称的两电极电催化分解水模块时，只需要1.58伏的电压便可获得10mA/cm²的电流密度(如图B所示)。并且，这种电催化模块具有优异的稳定性，在实验条件下持续进行24小时的操作后未发现明显的性能衰退。

        该论文第一作者为材料系张星，合作者包括徐浩旻（四年级本科生）、李笑笑、李艳艳以及杨庭斌。该项工作得到中组部、深圳市基础研究项目以及重点实验室项目、以及南方科技大学启动基金的大力支持。

文章链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b02291

供稿：梁永晔课题组