近日，东南大学材料学院在高性能OER催化剂结构设计方面取得新进展，相关成果以“Rapid Formation of Epitaxial Oxygen Evolution Reaction Catalysts on Dendrites with High Catalytic Activity and Stability”发表于国际著名学术期刊《ACS Nano》上。
析氧反应（OER）是电解水制氢、锂空电池等许多器件中能量储存和转化的关键一环。但OER动力学迟缓，需要高效、稳定的催化剂来实现高的能量转化效率。近年来，一些高活性的微、纳OER催化剂被陆续开发出来，这些催化剂往往缺乏自支撑性和良好的导电性，须与泡沫镍等多孔集流体复合使用。但在工业级电解水制氢的电流密度条件下（>250 mA/cm2），复合电极易因剧烈的气泡扰动导致催化剂流失，也易因集流体氧化，导致催化效率急剧降低。针对该问题，蒋建清课题组的崔鹏博士、王通珩硕士在导师张旭海、曾宇乔和蒋建清教授的指导下，提出了一种全新的析氧电极结构设计策略，即先通过气泡动态模板法构建分级多孔的金属集流体，再在集流体单晶叶片上通过电化学处理，快速外延一层氧化物催化层。与上海交通大学合作的实验结果表明，分级孔道结构可为氧气泡的大规模、快速逸出提供理想通道；催化层与集流体间的外延关系既能促进电子的快速转移，也可为集流体的氧化腐蚀提供坚实的防护屏障。这一结构使多孔外延电极表现出良好的OER催化活性和稳定性，即便在300 mA/cm2的电流密度条件下使用90小时，电极上的OER过电位变化小于0.012 V。本项研究为解决新型高效催化剂的耐久性问题提出了新策略。
东南大学材料学院的崔鹏，王通珩、张旭海和上海交通大学的王鑫垚为共同一作，东南大学曾宇乔教授和上海交通大学的刘攀教授为论文共同通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02662
