谢水奋教授课题组在顶级期刊Advanced Materials上发表最新研究成果

近日，谢水奋教授课题组在质子交换膜电解水（PEMWE）催化剂领域取得重要研究进展，相关成果以“Confined Subnanometer Amorphous RulrO_x Overlayers on Ultrafine Pt Nanowires Achieve Ampere-Level Durable PEM Water Electrolysis”为题，发表在材料/化学国际顶级学术期刊《Advanced Materials》（IF 26.8）上。

围绕高效绿色制氢，该团队针对质子交换膜电解水制氢技术中阳极氧析出反应（OER）催化剂在活性与稳定性的瓶颈问题，创新发展了催化活性组分“低维化与表面化”双重调控策略，制备出具有独特晶态/非晶态核壳结构的Pt@RuIrO_x超细纳米线。该结构在超细Pt纳米线表面精准构筑了厚度仅约1.6 nm的Ir掺杂非晶RuO_x活性层，在亚纳米尺度上实现了活性位点的最大化暴露与低维结构稳定性的同步提升。该催化剂在酸性OER中表现出优异的性能：仅需146 mV的过电位即可达到10 mA cm^-2的电流密度，并具备优异的反应动力学特性和稳定性。在器件验证测试中，该催化剂仅需1.55 V的槽压即可实现1.0 A cm^-2的工业级电流密度，并稳定运行超过2000小时。产氢能耗与电价成本分别为41.54 kWh kg^-1 H₂和$0.83/kg H₂，超越了美国能源部设定的2030年技术目标。机理研究表明，该催化剂优异的活性和稳定性源于Ir掺杂所诱导的非晶化效应及电子结构调控：一方面降低了Ru–O键的共价性，有效抑制了晶格氧参与反应及活性组分的溶解；另一方面促进了多路径协同反应，并赋予材料晶格氧自修复能力。

该工作在谢水奋教授指导下，由我校2023级博士生王淑棚、博士后蔡俊林等主要参与完成。研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金及永利集团yl6809科研基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202517532

（初审：许静，复审：谢立强，终审：蔡浩）