山西大学晶态材料研究所一研究取得重要进展 电解水获可再生能源再获重要支撑

科学导报讯 记者闫剑利 6月12日，记者从山西大学获悉，该校晶态材料研究所张献明团队范修军课题组在非贵金属双功能电催化材料研究方面取得重要进展，使得电解水获得可再生能源再获重要支撑。相关成果以山西大学为第一单位在线发表于国际顶级期刊。

随着化石燃料的消耗以及引发的环境污染问题，寻找替代能源已经成为当今社会面临的严峻挑战。为了解决这些问题，可再生能源的利用和存储得到越来越多的关注。电解水是获得可再生能源的方法，也是电能向化学能转化的重要途径。一般催化剂在碱性条件下具有析氧活性，在酸性介质中才具有析氢性能，pH值的不统一，使得两种催化剂在同一个电解槽中高效分解水具有很大困难。因此，发展具有高催化活性与稳定性，在同一溶液中既可析氢又可制氧的非贵金属双功能电催化剂成为当前电化学能源存储与转换领域的热点与难点。氟基纳米多孔薄膜涵盖范围广，是一类应用广泛的结构和功能材料。常规氟化物制备一般采用氢氟酸（HF）或者氟蒸汽（F2）作为氟源，HF和F2具有强烈的腐蚀性，制备过程难以控制。因此，发展一种安全、高效制备氟化物纳米材料意义重大。同时，在规整的纳米材料上定向引入缺陷位或掺杂，形成纳米限域的环境和纳米限域效应（缺陷效应），可改变纳米材料中缺陷处原子的电子态密度，形成活性位点，提高催化剂利用率。在纳米多孔薄膜上人为引入缺陷或缺陷位可增加催化剂整体的反应位点数目，显著提高其活性和稳定性。

该成果首次以NH4F作为F源，金属铁箔作為Fe源，采用电化学阳极氧化和CVD氟化制备富缺陷FeF2-Fe2O3纳米多孔薄膜的方法，获得了高效、稳定的水分解双功能电催化剂，不仅发展了高性能氟化物水分解电催化剂，而且为研究氟化物的催化机理以及水分解性能的决定因素提供了重要支持。