科學(xué)導(dǎo)報(bào)訊 記者閆劍利 6月12日，記者從山西大學(xué)獲悉，該校晶態(tài)材料研究所張獻(xiàn)明團(tuán)隊(duì)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(jìn)展，使得電解水獲得可再生能源再獲重要支撐。相關(guān)成果以山西大學(xué)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(dāng)今社會面臨的嚴(yán)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(guān)注。電解水是獲得可再生能源的方法，也是電能向化學(xué)能轉(zhuǎn)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(zhì)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(gè)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(dāng)前電化學(xué)能源存儲與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。氟基納米多孔薄膜涵蓋范圍廣，是一類應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(shí)，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(yīng)（缺陷效應(yīng)），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(diǎn)，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(yīng)位點(diǎn)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(xué)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(jī)理以及水分解性能的決定因素提供了重要支持。