本站讯（记者 张华）天津大学理学院化学系张兵教授课题组近日设计合成了一种新型电解水催化剂CoO/CoSe2（氧化亚钴/二硒化钴）。该催化剂是一种镶嵌型纳米复合材料，能在中性环境中高效稳定地同时催化产氢和产氧（即电流通过水(H2O)时，在阴极通过还原水形成氢气(H2)，在阳极则通过氧化水形成氧气(O2)）。该研究成果日前发表在国际期刊《尖端科学》上。
电解水制备氢气是一种高效的制备洁净、可持续能源氢燃料的技术，而电解水催化剂的优劣决定了电能转化为氢能的效率。目前，铂和二氧化钌等贵金属材料电解水催化剂虽然性能较好，但因其储量稀少、价格昂贵而不适用于大规模的工业生产。近年来，国内外科学家还成功合成了多种电解水催化剂，但因其合成方法复杂、导电性和稳定性不强，限制了进一步推广应用。
张兵教授课题组为此开发出了一种价格低廉且易于合成的新型电解水催化剂。该新型催化剂将超薄纳米材料CoSe2-DETA(二硒化钴—胺)负载于具有优异导电性的钛网基底上，构成自支撑的高导电性催化剂。通过简易方法将具有金属性的CoSe2的表面部分氧化，得到CoO镶嵌在CoSe2表面的纳米复合电解水催化剂CoO/CoSe2。
在合成过程中，CoO和CoSe2两种物质结合地十分牢固；且该催化剂可直接用作工作电极进行电化学反应,避免了催化剂从电极表面脱落，因而该催化剂的稳定性很高。硒、钴比贵金属廉价很多，因而其价格低廉。催化剂超薄结构和钛基底的网状结构有利于催化剂与电解液的有效接触，所以催化剂的利用率很高。同时，金属态的CoSe2与导电基底钛网的协同调控，极大地提升电子的传输速率，从而增强了催化剂的导电性。新生成的CoO还能够有效调节CoSe2的电子结构，两者之间的协同作用也使该催化剂在中性介质中表现出了增强的催化产氢和产氧性能。
张兵教授说，这种新催化剂合成方法简单，成本廉价，其在中性环境中能耗较低而产氢效率很高，因而未来有着较好的工业应用前景。其合成方法也为设计合成其他新颖的复合材料提供了新的研究思路。
