上海硅酸盐研究所施剑林Angew:快速且原位的活性位点再生:恢复析氧反应(OER)活性并显著延长水分解性能

2025年3月13日,中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Rapid and In-situ Active Sites Regeneration for OER Activity Recovery and Greatly Prolonged Water-Splitting Performance》的研究论文。

受生物体内酶的持续再生能够实现长期持续的酶促反应的启发,作者提出了一种活性位点再生策略,通过切换阳极溶液,快速且原位地恢复析氧反应(OER)电极的催化活性,从而显著延长电解池的使用寿命。

通过将硫掺杂的NiFe-LDH涂层涂覆在镍网(NM)上制备的阳极NiFe(S)/NM催化剂,展现出优异的初始OER活性,但在长期的OER过程中,由于纳米片从镍网上脱落,导致活性位点和活性逐渐丧失。

令人欣喜的是,这种受损的催化剂及其活性位点可以通过将阳极切换到不同溶液中,经过原位氧化还原反应和随后的电化学氧化过程进行有效再生,从而使其OER活性完全恢复到初始值。

经过四次受损和再生循环后,再生的催化剂(R-NiFe(S)/NM)仍保留了90%的初始活性,并且能够在300 mA/cm²的条件下稳定运行超过80小时。

此外,配备这种原位再生催化剂的电解槽可以在与初始电解槽相同的电流密度和几乎相同的电池电压下运行。

Li Q., Luo W., Cui X. et al. Rapid and In-situ Active Sites Regeneration for OER Activity Recovery and Greatly Prolonged Water-Splitting Performance. Angew. Chem. Int. Ed. (2025). https://doi.org/10.1002/anie.202500303.

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