近日,我校能機學院吳江教授課題組在《Advanced Functional Materials》 (中科院一區Top,影響因子18.5)發表題為“Strongly Coupled NiMo@Alloy-LDH Interfaces with Low-Barrier Schottky Junctions for Oxygen Evolution Reaction”的研究論文,在電解水制氫領域取得重要研究進展。
電解水制氫作為一種清潔能源技術,能夠有效減輕化石燃料依賴,助力實現碳中和目標。然而,當前技術面臨著高能耗和成本昂貴的挑戰。推動氫能的發展,關鍵在于開發低成本、高效率的催化劑,以降低反應過電位和提升整體效率。吳江教授課題組通過合成LDH與NiNo合金團簇強耦合的異質結界面,探索肖特基接觸界面的電子轉移行為,并將其應用于堿性條件下的 析氧反應(OER),有效解決了電解水技術中的能耗問題。

論文提出了“阻礙因子”的概念,用以準確評估肖特基接觸界面的量子隧穿概率,建立了與目標反應的強相關性,從而深入揭示了肖特基界面的反應機理。實驗和密度泛函理論(DFT)計算結果均表明,肖特基界面誘導的電荷再分布增強了吸附位點與關鍵*OH中間體的鍵合能力,有效降低了OER過電位,并表現出優異的耐久性。另外在這項研究的基礎上,還開發了一種篩選高性能肖特基結的策略。該策略為研究界面特性、軌道雜化和電荷轉移提供了橋梁,揭示了降低接觸電阻的潛在機制,對未來篩選高性能的金屬半導體電催化劑具有重要的指導意義。

上述研究工作由吳江教授課題組、朱瑞教授課題組等共同合作,文章第一作者為能機學院2022級碩士研究生尹超杰,上海電力大學為第一署名單位。該工作得到國家自然科學基金、上海市“光電轉化及應用于能源污染控制”創新團隊及機械工業清潔發電與環境保護技術重點實驗室的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202410429
能機學院 供稿