本站讯（通讯员 张莹）利用电解水制备氢气可以得到清洁的氢燃料，但过高的阳极析氧过电位使电解水异常困难。天津大学材料学院新能源材料研究所博士生郑雪莉在多伦多大学联合培养期间设计出高性能催化剂，实现了高效电解水。研究成果发表在Science上，郑雪莉为论文共同第一作者。

　　元素周期表中3d过渡金属的地球储量丰富，相关的催化剂被广泛应用于水分解反应，但是仅仅3d金属调控不能满足对过电位降低的要求。研究团队预测，利用钨等高价非3d金属合理调控3d金属Fe、Co的电子结构，可以得到迄今最低的产氧过电位（图1）。

　　图一

　　研究团队发展了室温溶胶-凝胶法，成功制备了胶状非晶、金属原子尺寸均匀分散的FeCoW羟基氧化物催化剂。与理论预测相符，这种胶状的FeCoW羟基氧化物催化剂获得了10 mA/cm2碱性介质中仅191 mV的过电位，这是相同条件下所报道的最低过电位。而且，连续反应500 小时后，催化剂性能没有出现明显的降低（图2）。该研究团队还与加拿大光源及北京同步辐射实验室合作，系统研究了FeCoW羟基氧化物催化剂的配位环境和电子结构，有力证明了DFT的预测。

　　图二 胶状FeCoW羟基氧化物在1摩尔氢氧化钾电解质中的（A）催化性能及（B）稳定性测试

　　该研究得到了得到了来自MIT的Jeffrey C. Grossman教授和加州大学伯克利分校Gabor A. Somorjai教授等领域内专家的高度评价。目前该成果已经在加拿大申请了国际专利保护，并被Nanotech、斯坦福直线加速器中心（SLAC）国家加速器实验室、多伦多大学主页等相关机构报道。该研究得到了国家留学基金委、加拿大自然科学与工程科学基金等资金支持。

　　（编辑 张华 学生编辑 田婉宁）