記者8月19日從西湖大學(xué)獲悉，該校人工光合作用與太陽(yáng)能燃料中心孫立成教授團(tuán)隊(duì)成功合成可用于電解水制氫的非貴金屬催化劑——CAPist-L1。這一新型催化材料浸在堿性水中，在安培級(jí)電流密度下穩(wěn)定工作超過(guò)19000小時(shí)后，表面仍源源不斷地產(chǎn)生氣泡，尚無(wú)衰退的跡象，其催化效率和穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于已公開報(bào)道過(guò)的催化劑。相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》上。

▲CAPist-L1催化劑測(cè)試裝置。

孫立成介紹，此次研究純屬偶然。一次，團(tuán)隊(duì)成員在利用浸泡法制備鎳鐵基OER催化劑時(shí)，把乙醇（酒精）當(dāng)作去離子水使用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在泡沫鎳上長(zhǎng)出來(lái)的催化劑OER性能非常不錯(cuò)。在電鏡視角下，這一催化劑如同花朵般層層疊疊，因此被命名為“繡球花”。

▲CAPist-L1催化劑的“繡球花”結(jié)構(gòu)。

基于“繡球花”良好的催化表現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)隨即從理論層面進(jìn)行探索，進(jìn)而不斷完善優(yōu)化制備方案，成功開發(fā)了一種基于非均勻形核液相體系的催化劑制備工藝。在機(jī)制研究方面，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)CAPist-L1成分、結(jié)構(gòu)和形貌等逐項(xiàng)分析，發(fā)現(xiàn)在催化層和金屬基底之間存在一層致密過(guò)渡層。正是致密過(guò)渡層的存在，將催化層牢牢地錨定在金屬基底上，提升了催化劑的活性和穩(wěn)定性。

▲CAPist-L1，材料呈現(xiàn)多孔的透氣結(jié)構(gòu)。

值得期待的是，因制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、可重復(fù)度高、易放大化制備且具備超高OER活性和穩(wěn)定性，CAPist-L1展現(xiàn)出優(yōu)良的工業(yè)化應(yīng)用前景。