摘要：基于此，2025年1月9日，中国海洋大学孟祥超教授、中科院理化技术研究所吴骊珠院士/佟振合院士在国际期刊Energy & Environmental Science发表题为《Deep reconstruction of Mo-based electrocata

研究概述

开发用于直接海水分解的高效电催化剂，对于可持续生产氢气具有重要意义。

阳极重构常用于原位制备高效催化剂，可以暴露出高活性的非晶态活性位点，但通常只发生在催化剂表面。

深度重构可以暴露更多的内部活性位点，但可能会导致催化剂损坏。

基于此，2025年1月9日，中国海洋大学孟祥超教授、中科院理化技术研究所吴骊珠院士/佟振合院士在国际期刊Energy & Environmental Science发表题为《Deep reconstruction of Mo-based electrocatalyst for high-performance water/seawater oxidation at ampere-level current density》的研究论文。

在此，研究人员设计了一种通过原位Mo溶解和Fe置换进行原位电解的深度重构的非晶态FeMo羟基氧化物（FeMoOOH/NF）催化剂，具有高活性和耐腐蚀性。

研究表明，在Mo溶解过程中，Fe3+被重构的非晶态结构捕获，然后与电解液中的OH-反应，形成大量高反应性和稳定的非晶态FeMo-OOH物种。

机理研究表明，重构的FeMoOOH改变了原始的电子结构，引发了晶格氧活化，增强了析氧反应（OER）动力学。

同时，重构的FeMoOOH在催化剂表面富集OH-以排斥Cl-，进一步保护催化剂。

因此，制备的FeMoOOH/NF催化剂具有优异的OER活性，低过电位（340 mV@1.0 A cm-2），高稳定性（1000 h@1.5 A·cm-2）和高选择性（法拉第效率为100%），突显了原位深度重构是开发高效耐腐蚀的水/海水基催化剂的新方法。

图文解读

图1：合成路径

图2：FeMoOOH/NF的结构表征

图3：FeMoOOH/NF的电催化性能评价

图4：抑制CER和提高OER的机理分析

图5：催化剂的应用

总结展望

本文围绕高效海水分解电催化剂 FeMoOOH/NF 展开研究，通过创新的原位深度重构方法制备该催化剂，在提升海水制氢效率方面取得重要进展，为未来相关研究与应用奠定基础并指明方向。

本文制备的 FeMoOOH/NF 催化剂具有显著优势。其制备过程独特，利用 MoO₂在碱性溶液中动态溶解和 Fe 取代进行原位深度重构，有效避免了传统阳极重构仅在表面形成活性位点或过度重构破坏晶体结构的问题。通过多种表征手段发现，重构过程中形成大量高活性、稳定的 FeMo - OOH 物种，使催化剂晶体结构改变，表面元素均匀分布。

性能测试表明，FeMoOOH/NF 在 1.0 A cm⁻² 碱性溶液中过电位低至 340 mV，在碱性海水及不同 Cl⁻浓度溶液中也表现出色，且稳定性强（1000h@1.5 A.cm），选择性高达 100%。在实际电解池中，与 Co₂Mo₃O₈/MoO₂/NF 组成电极对，在不同电解质中实现低电压下高电流密度产氢，耐久性良好，法拉第效率达 100%，在 AEM 电解槽中能耗和能量转换效率优于商业电解器，成本与商业 Raney Ni 相近。

未来研究可在此基础上进一步优化制备工艺，提升催化剂性能；深入探究其在复杂海水环境下长期运行的稳定性；拓展该催化剂体系在其他能源转换与存储领域的应用，有望推动海水制氢技术的工业化发展，为可再生能源利用提供关键技术支撑，助力全球能源转型与可持续发展。

文献信息

Deep reconstruction of Mo-based electrocatalyst for high-performance water/seawater oxidation at ampere-level current density, Energy & Environmental Science, 2025. https://doi.org/10.1039/D4EE04941A.

来源：华算科技