《Nature Communications》刊發(fā)華中科技大學夏寶玉教授團隊最新研究成果！
（通訊員：吳疆鄂）2020年10月8日，《Nature Communications》以研究長文形式刊發(fā)華中科技大學化學與化工學院夏寶玉、劉宏芳、郭興蓬教授帶領的能源材料服役與防護團隊最新研究成果《Preparation of Nickel-Iron Hydroxides by Microorganism Corrosion for Efficient Oxygen Evolution》。該團隊聚焦傳統(tǒng)腐蝕電化學和現(xiàn)代能源電化學交叉，專注能源材料與技術的服役與失效領域，研究并利用腐蝕電化學等制備關鍵能源材料并改善其服役水平和壽命。本文則闡述了該團隊在高效鎳鐵基析氧催化劑的最新研究進展：采用微生物腐蝕方法構筑鐵硫物種修飾的鎳鐵氫氧化物納米層，從而大幅提升其析氧催化活性。該方法將傳統(tǒng)腐蝕工程和新能源技術有效地結合起來。化學與化工學院楊歡博士為第一作者，華中科技大學為第一作者單位，化學與化工學院夏寶玉教授為論文通訊作者。
腐蝕電極的制備、形貌和結構表征示意圖
當前，隨著人類環(huán)保意識的日益增強和對清潔能源需求的不斷增加，開發(fā)可替代的新能源轉換和存儲體系勢在必行。析氧反應在各種可再生能源包括金屬空氣電池和電解水中處于重要地位，其緩慢的反應動力學需要價格昂貴、資源稀缺的貴金屬催化劑。因此，開發(fā)成本低、環(huán)境友好、高性能的析氧催化劑對于清潔能源的發(fā)展具有重要意義。近年來，高活性鎳鐵基催化劑的設計已經取得突破，然而，自下而上的制備方法需要復雜的前驅體溶液和嚴格的合成條件以實現(xiàn)納米結構的精準調控，阻礙了此類電催化劑的大規(guī)模應用。針對上述難題，郭興蓬、劉宏芳、夏寶玉教授帶領的能源材料服役與防護團隊采用微生物腐蝕策略自上而下構筑了硫化亞鐵修飾的鎳鐵氫氧化物納米層，從而大幅提升了鎳鐵氫氧化物納米層的析氧活性（圖1），其腐蝕電極在10 mA cm-2的電流密度下僅需220 mV的過電位（圖2）。X射線同步輻射吸收光譜和理論計算表明，由化學腐蝕產生的鎳鐵氫氧化物和硫酸鹽還原菌代謝生成的鐵硫物種之間的協(xié)同作用改善了腐蝕電極的催化活性。
這項工作不僅提供了一種高效的電催化析氧反應催化劑，更重要的是展示了一種簡單的微生物誘導電化學氧化還原法構筑高效電極材料的策略，將傳統(tǒng)腐蝕工程與新興電化學能源技術有效地結合起來，為開發(fā)環(huán)境友好、性能更加優(yōu)異的電催化材料提供了新思路，有望激發(fā)研究人員對化學、生物學、工業(yè)腐蝕、納米材料設計和現(xiàn)代能源技術之間多學科交叉的研究興趣，對發(fā)展新能源技術具有重要科學意義和應用價值。該研究得到了國家自然科學基金委、華中科技大學以及化學與化工學院和武漢光電國家研究中心等各方面的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18891-x
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