材料科学与工程学院马吉伟团队关于单原子锚定非晶氧化物电催化剂的最新研究成果发表于《自然·通讯》
文章导读
如何让绿氢制备更高效？同济大学马吉伟团队破解析氧反应“卡脖子”难题！他们创新性地将钌（Ru）单原子锚定在非晶态NiMoOx载体上，构建出高性能电催化剂——不仅大幅提升催化活性，还显著降低贵金属用量。原位表征与理论计算揭示，单原子与非晶结构协同作用，加速四电子转移过程。这一策略为设计低成本、高活性OER催化剂提供了全新范式，推动电解水制氢迈向实用化。
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10月3日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了同济大学材料科学与工程学院马吉伟教授团队及其合作者的研究论文“Boosting and stabilizing oxygen evolution reaction through Ru single atoms anchored amorphous NiMoOx electrocatalyst”。该研究构建了一种以非晶NiMoOx为载体锚定Ru单原子的电催化材料，为在非晶氧化物上锚定金属单原子设计高性能OER电催化剂提供了范式与依据。
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电解水制氢是一种广泛制备绿氢的有效方法之一。其中，析氧反应是一个缓慢的四电子转移反应，需要高效的电催化剂来加速该过程。非晶结构通常表现出更大的电化学表面积和更丰富的缺陷，可以促进中间体的吸附和解吸，暴露更丰富的活性位点。NiMo基非晶氧化物因合成简易以及快速的表面重构速率和实验可行性而备受关注。然而，为了进一步提高这类电催化剂的析氧反应性能，在电子结构调控方面仍需付出巨大努力。
针对以上问题，马吉伟团队设计了一种室温下一步过饱和共沉淀法得到锚定Ru单原子的非晶NiMoOx，该催化剂在碱性电解槽中展现出优异的应用潜力。原位表征和理论计算表明，单原子和非晶结构在电催化反应中起着至关重要的协同作用。以上研究验证了在非晶材料中锚定贵金属单原子，为贵金属催化剂取得高催化性能和经济效率之间的平衡提供了前瞻性策略。
同济大学材料科学与工程学院博士生李嘉艺和朱一鸣博士为论文共同第一作者，学院为第一完成单位，学院马吉伟教授、程洪飞研究员，昆明理工大学于晓华教授和中国台湾同步辐射光源Wei-Hsiang Huang为论文共同通讯作者。该研究工作得到中央高校青年教师科研创新能力支持项目、国家自然科学基金和小米青年学者项目的资助。
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