利用重构实现超稳定水电解

在操作电位下，活性原子的溶解会导致其氧气进化反应（OER）性能下降，从而阻碍当前高活性催化剂在工业水电解中的实际应用。在这里，我们提出了一种顺序浸出策略，以利用动态重构并增强化学键强度，以实现高度活性和稳定的OER。在镍铁硫化物（NiFe-S）模型中，我们引入并利用外源Mo掺杂预浸出作为牺牲剂，以减轻部分M─S键的氧化腐蚀。操作光谱显示，外源Mo掺杂从基体中浸出，然后在较低OER电位下以钼酸盐形式吸附在NiFe O (S) OH表面。晶体占有哈密顿人口分析揭示，钼酸盐向NiFe O (S) OH的电荷转移将增强M─S的键能，从而防止进一步的S和Fe/Ni浸出。通过操控离子浸出，所得到的活性相在400 mA cm −2下实现了250 mV的超低过电位，以及在100 mA cm −2下超过3,700小时的高稳定性。使用我们催化剂的工业水电解设备在8,000 mA高工作电流下，提供了4.30 kWh m −3 H2的超低能耗和超过250小时（通过外延方法，10%衰减情况下寿命为2,300小时）的记录稳定性。氢气生产成本为每千克H2 2.46美元，与欧洲委员会为下一个十年设定的绿色氢气成本目标一致.