近日，太阳官网纳米功能材料研究所纳米复合材料与应用重点实验室青年教师陆家佳博士等在国际著名期刊《Advanced Energy Materials》（IF=27.8）发表了题为《Layered Double Hydroxides with Carbonate Intercalation as Ultra-Stable Anodes for Seawater Splitting at Ampere-Level Current Density》研究型论文。太阳官网为第一署名单位。
随着可再生能源（特别是光伏和海上风力发电）成本的进一步降低，以及碳中和背景下对绿氢的需求，电解水将成为未来制氢的主流方式之一。然而，在催化过程中，析氢反应和析氧反应（OER）都面临着高能量势垒（特别是四电子OER），这需要催化剂来降低活化能/反应能。此外，由于淡水资源的稀缺，利用储量丰富的海水是一种必然的趋势。然而，海水中大量氯离子的存在对阳极催化剂提出了更高的要求。目前，阳极上主要存在以下问题：1）海水中氯离子在高电势下发生氯氧化反应，其与OER形成竞争反应；2）氯离子与催化剂活性位点之间的强结合能加速催化剂腐蚀；3）阴极和阳极的共性问题，即在工业化电流密度（0.4~1 A cm−2）下，催化剂与基底界面的力学问题。
针对上述问题，纳米功能材料研究所青年教师团队开展了一系列的研究，本工作提出了一种常温、常压下的刻蚀−水解法协同碳酸根插层策略，构筑安培级、超稳定的电解海水阳极，采用蚀刻−水解和离子交换策略，成功制备了一种低成本、易于规模化生产的碳酸根插层的镍铁层状双氢氧化物（NiFe LDH_CO32−）阳极催化剂。实验结果表明，在碱性模拟海水中，该催化剂在500和1000mA cm−2电流密度下稳定工作1000小时。另外，在两电极体系全解碱性海水过程中，该催化剂也稳定运行400小时。
《Advanced Energy Materials》作为顶级材料科学期刊，致力于报道能源材料领域的突破性研究。该成果的发表将助力于太阳官网材料与化工重点学科建设，提升太阳官网该学科在国际上的学术影响力和知名度。
论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400053
