科研快讯

全球经济的快速发展伴随着严重的能源和环境问题。新能源的研究与应用被学者广泛关注。氢能被认为是最具应用前景的新能源之一。电催化分解水制备氢气是一种清洁、可再生的制备绿色氢能的方法。在水分解的过程中，阳极析氧反应是一个四电子转移过程，具有缓慢的动力学和较大的过电位，阻碍了水分解反应效率的进一步提高。因此，开发和研究电催化析氧反应催化剂可以有效地提高水分解全反应的效率。

为了解决这一问题，我校材料科学与工程学院汪国秀教授和赵玉飞博士后利用钴嵌入碳纤维（Co/NCNFs）与高锰酸钾（KMnO₄）之间自发的氧化还原反应，原位生长超薄具有大量氧空位的钴掺杂MnO₂纳米片（Co-MnO₂|O_V）。金属钴的存在有利于MnO₂形成超薄2D结构以及丰富的氧空位，极大地提高了其导电性和催化活性。同时，钴和氮共功能化CNF为Co-MnO₂|O_V催化剂提供了稳定的结构以及较高的电子传输速率。Co-MnO₂|O_V在碱性电解质电催化析氧过程中表现出较高的催化活性和优异的稳定性。理论计算（DFT）表明，Co掺杂的MnO₂具有表面空位，可以调节电催化析氧反应的速率控制步骤，从* OH→* O（纯MnO₂）转变为形成吸附的* OH中间体（Co-MnO₂|O_V），具有较低的能垒。

该研究成果《Cobalt-doped MnO₂ ultrathin nanosheets with abundant oxygen vacancies supported on functionalized carbon nanofibers for efficient oxygen evolution》已发表在《Nano Energy》期刊上。该刊物为中科院JCR数据库中化学类SCI一区top期刊、我校T类二级刊物，影响因子15.548。