科技日报记者 王祝华 通讯员 张梦婷
7月22日，记者从海南大学获悉，该校材料科学与工程学院邓意达团队在材料领域绿色制氢方面取得新进展。该团队揭示了钌钴合金电催化剂协同重构的可行性，为减轻酸性阳极析氧反应中钌的不可逆溶解提供了理论支持。相关成果近日发表在材料领域国际学术期刊《先进功能材料》上。
质子交换膜电解槽作为最具前景的绿色制氢技术之一，具有结构紧凑、电流密度大、反应速度快等优势，但其大规模应用却受制于酸性介质中缓慢的阳极析氧反应和高成本且稀缺的铱基催化剂。钌基材料作为铱基催化剂的潜在替代品，因成本较低且与阳极析氧反应中间体的结合能适配，成为酸性阳极析氧反应电催化剂的理想选择，但在酸性条件下稳定性较差。
针对这一挑战，邓意达团队利用焦耳加热法成功制备了钌钴合金催化剂，结合其在酸性阳极析氧反应中表现出的优异活性和稳定性，通过系统的电化学测试结合先进表征技术，研究了钌钴合金在该反应过程中的动态溶解-重构过程及其内在机制。
研究发现，钴的氧化显著抑制了钌的过氧化，比纯钌催化剂更具稳定性。且在重构四氧化三钴晶格过程中，钌原子会优先占据更稳定的八面体位点，形成超薄的钴钌氧化物活性相，不仅促进水的吸附和解离，降低了阳极析氧反应过电位，还抑制了组分溶解，实现了超过120小时的稳定性。
该研究成果为理解钌钴催化剂的动态重构过程提供了新思路，提出了一种设计高效稳定的酸性水分解电催化剂的有效策略，为后续相关研究及绿色制氢技术的发展提供了重要指导。
