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河北工业大学材料学院在Nature子刊上发表重要研究成果

本网讯（通讯员 屠琼芳）9月27日，河北工业大学材料学院刘辉教授和郑士建教授在国际顶尖期刊《Nature Communications》上发表题为“Activating lattice oxygen in high-entropy LDH for robust and durable water oxidation”的高水平论文，这是河北工业大学首次以独立通讯单位在Nature子刊上发表科研成果。文章第一作者为河北工业大学材料学院2021级博士研究生（硕博连读）王芳卿同学。河北工业大学材料学院刘辉教授和郑士建教授为共同通讯作者，河北工业大学材料科学与工程学院生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室为第一完成单位。

氢能是绿色环保、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。利用可再生能源如太阳能和风能电解水是当前最为理想的绿氢制备路线，有利于国家“双碳”目标的早日实现。然而，电解水阳极析氧反应（OER）过程复杂，反应动力学缓慢，能耗过高，成为制约电解水装置效率的关键因素。近年来，研究表明基于晶格氧氧化机制（LOM）的OER反应路径（即晶格氧直接参与氧气生成）有望突破传统吸附质析出机制（AEM）的理论限制，显著提升本征活性，成为当前研究的热点。但是，LOM基电催化剂中大量晶格氧的氧化会引起金属离子的浸出和结构的坍塌，导致催化稳定性较差。因此，该类催化剂存在“鱼（催化活性）与熊掌（稳定性）难以兼得”的难题。

鉴于此，河北工大材料学院研究人员首次提出利用“高熵效应”解决这个难题的新策略，成功开发出了一类新型的3d过渡金属高熵层状氢氧化物电催化剂，通过引入金单原子和氧空位，成功激活高熵催化剂的晶格氧氧化机制，兼顾了优异的催化活性和稳定性，其催化性能甚至要优于商业贵金属IrO2，跻身于当前最先进的OER电催化剂行列。此外，利用先进的表征技术及密度泛函理论计算，在原子尺度上揭示了催化机理。此项研究为设计新型、高效的电解水催化剂提供了坚实的理论基础和实践指导，对于加快规模化绿色制氢的进程具有重要的意义。

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