作為一種重要的可持續(xù)新能源技術(shù)，開發(fā)高效、廉價的水分解電催化劑受到廣泛關(guān)注。中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉小鶴教授團隊在廉價電催化材料領(lǐng)域取得了系列進展，《先進功能材料》《應(yīng)用催化B：環(huán)境》等國際權(quán)威期刊連續(xù)發(fā)表了該團隊最新研究成果。

氫能是最具前景的清潔能源之一，電解水產(chǎn)氫是目前較為理想的制氫技術(shù)。然而，這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用一直被高價的貴金屬催化劑所制約，亟待尋找廉價的高性能電催化劑替代貴金屬催化劑。

劉小鶴團隊開發(fā)了一種負載氧化鎳納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米材料，通過構(gòu)建具有金屬性的鎳-氮鍵形成高導(dǎo)電界面，大幅提高其催化效率。該策略拓展至其他的過渡金屬氧化物如四氧化三鈷、三氧化二鐵、氧化銅等也獲得了成功。團隊還開發(fā)了過渡金屬基層狀蛇紋石結(jié)構(gòu)的納米催化劑，進一步實現(xiàn)了高效電催化分解水反應(yīng)。通過設(shè)計合成不同比例的鈷、鎳基蛇紋石結(jié)構(gòu)的納米片，調(diào)節(jié)材料的電子能帶結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電特性，有效提高了材料的催化效率，在堿性和中性條件下均表現(xiàn)出比商業(yè)氧化釕催化劑更優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。用鐵、鈷、鎳等廉價金屬化合物替代貴金屬基催化劑，實現(xiàn)高效電催化裂解水反應(yīng)，這為未來電解水產(chǎn)氫技術(shù)的廣泛應(yīng)用起到重要的推動作用。