近日，中南大學(xué)粉末冶金研究院潘軍教授團(tuán)隊(duì)在國際材料科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《先進(jìn)材料》（AdvancedMaterials）上發(fā)表題為《NO3-抑制NiFe催化劑Fe偏析助力穩(wěn)定水氧化》（Oxyanionengineeringsuppressedironsegregationinnickel-ironcatalyststowardstablewateroxidation）的研究成果。該研究圍繞氧陰離子調(diào)控鎳鐵（NiFe）催化劑的OER穩(wěn)定性問題展開，在氫能領(lǐng)域電解水陽極析氧（OER）催化劑研究方面取得新進(jìn)展。粉末冶金研究院2019級博士生廖寒瀟為第一作者，潘軍教授、譚鵬飛講師和物理與電子學(xué)院劉敏教授為共同通訊作者，中南大學(xué)為唯一署名單位和通訊單位。

得益于組分與活性的高度可調(diào)節(jié)性，NiFe催化劑成為堿性介質(zhì)中極具應(yīng)用潛力的OER催化劑。然而，由于存在Fe偏析問題，NiFe催化劑在高電流密度下的長期穩(wěn)定性仍然不能令人滿意。鑒于此，潘軍教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開發(fā)出一種硝酸根離子（NO3-）調(diào)控策略以緩解Fe偏析問題，從而提高NiFe催化劑的OER穩(wěn)定性。X射線吸收光譜結(jié)合理論計(jì)算表明，晶格中具有穩(wěn)定NO3-的羥基硝酸鎳（Ni3(NO3)2(OH)4）可以通過Fe與NO3-之間強(qiáng)烈相互作用構(gòu)建異質(zhì)羥基硝酸鐵/羥基硝酸鎳（FeOOH/Ni3(NO3)2(OH)4）的穩(wěn)定界面。飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜和小波變換分析表明，NO3-能夠抑制Fe溶解，促進(jìn)Fe的均勻再沉積，顯著緩解了Fe偏析，從而提升了FeOOH/Ni3(NO3)2(OH)4的界面穩(wěn)定性。在長時(shí)間OER測試中，F(xiàn)eOOH/Ni3(NO3)2(OH)4異質(zhì)界面催化劑表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的穩(wěn)定性，比沒有NO3-修飾的羥基硝酸鐵/氫氧化鎳（FeOOH/Ni(OH)2）異質(zhì)界面催化劑穩(wěn)定性提高了6倍。

綠色氫能是國家“雙碳”戰(zhàn)略和“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃的重要發(fā)展方向。該研究工作緊密圍繞國家清潔能源轉(zhuǎn)型的重大戰(zhàn)略需求，針對規(guī)模化制氫陽極催化劑開發(fā)中的關(guān)鍵科學(xué)及技術(shù)問題開展前瞻性研究，為高效電解水制氫催化劑的設(shè)計(jì)調(diào)控、推進(jìn)規(guī)模化產(chǎn)氫的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。截至目前，潘軍教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了系列高性能氧陰離子調(diào)控的NiFe基催化材料和催化劑，并成功用于制氫領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)，已進(jìn)入成果轉(zhuǎn)化階段，有望獲得高效的示范性能源器件裝置。