近期，中国科学技术大学化学与材料科学学院谢毅教授团队吴长征教授课题组在金属态析氧电催化剂领域系列重要进展。
化石能源及石油的消耗引起了诸多环境污染和能源短缺方面的问题，激发了人们不断的探索开发新型的高效替代能源。其中，通过电解水析氢是一种有效的获取清洁能源的途径，然而电催化水分解中析氧反应（OER）通常具有缓慢的动力学过程，这往往限制了综合的电解水效率。
针对上述挑战，吴长征教授课题组设计了本征金属性的新型钴基电催化剂，他们通过简单的前驱物形貌导向法成功的制备了具有金属态特性的Co4N多孔纳米线阵列三维电极材料。第一性原理计算和电学输运测试均证实了Co4N材料具有本征金属态的特性。金属态的电极材料能够加快电子的传导能力，多孔的纳米线阵列能够实现活性位点的充分暴露，同时三维的电极构型可以便于氧气的逃逸，从而增强电极结构的稳定性。基于此，表面氧化活化后的金属态Co4N多孔纳米线阵列实现了优异的电催化析氧性能（在10 mA cm-2密度下的过电位只需257 mV，较低的Tafel斜率（44 mV dec-1）和优越的电催化稳定性）。该研究成果协同优化电学行为和三维电极构型为探索高效非贵金属OER电催化剂提供了新的思路。该研究成果已发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 10.1002/anie.201506480上。
近期, 吴长征课题组基于电学行为的调控制备高效的电催化剂方面取得了系列进展。之前，他们通过长期的研究探索，成功获得了具有二维超薄结构的金属态Ni3N电极材料，受益于增强的金属导电性以及无序的结构，Ni3N纳米片表现出了显著增强的电催化析氧性能。相关研究成果发表在 (J. Am. Chem. Soc., 2015, 137 (12), pp 4119–4125)上。此外，他们在钙钛矿CaMnO3体系中，通过引入氧缺陷和少量离子掺杂，在保证晶体结构不变的前提下，实现对eg电子，导电性及活性位点的同时优化，获得了OER催化性能的显著提高(Adv. Mater., 2015，27,5989-5994)。
上述研究得到了国家基金委、科技部、中国科学院、能源材料化学协同创新中心的支持。
附论文链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201506480/full
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja5119495
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201502024/epdf
（合肥微尺度物质科学国家实验室，化学与材料科学学院，能源材料化学协同创新中心）
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