近日，青岛农业大学化学与药学院王杰教授在国际顶尖期刊《Advanced Materials》（影响因子27.4）上发表题为“Enhancing Oxygen Evolution Electrocatalysis in Heazlewoodite: Unveiling the Critical Role of Entropy Levels and Surface Reconstruction”的研究论文，通过原位腐蚀策略构筑了具有不同熵水平的贫硫化物催化剂并揭示了熵水平与表面重构对绿氢催化的响应机制。
山东作为农业大省，以“绿氢”替代传统化石能源制氨或将成为现代农业实现突破的有效途径。传统合成氨技术能耗约占全球总能耗的1%-2%，而“绿氢”凭借可再生能源电解水技术，具备零碳排放、高效灵活等优势，能够有效推动化肥生产的深度脱碳，为工业和信息化部2024年发布的《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》中设定的2027年“绿氢”规模化目标提供有力支撑。
为了提升绿氢催化性能，团队创新地提出了两阶段原位腐蚀策略，构建了不同熵水平的贫硫催化剂（HES/NF）。通过在腐蚀系统中引入不同数量的异金属物种，实现了对熵水平的精确控制，随着熵水平提高，氧析出反应（OER）性能显著增强。研究显示，OER性能的提升主要得益于电化学活性面积的增加及催化剂电子结构的优化，这不仅提供了更多有效活性位点，还提升了本征活性。此外，团队揭示了在氧化电位驱动下，催化剂从HES/NF转变为稳定的HES-MOOH/NF异质结构的三步机制，证明此转变不仅增强了催化稳定性，同时保持高催化活性并减少了HES失活。
该研究以电解水制氢技术为关键支点，是团队“绿电-绿氢-绿氨”全链条创新路径的重要组成部分，对重构农业氮肥供应链、促进农业与能源系统的低碳协同转型具有重要支撑作用，同时加速了青岛市农业循环经济材料工程研究中心的建设。
青岛农业大学化学与药学院毕业本科生刘航宁、在校研究生刘兴行和山东非金属材料研究所孙安邦为该论文共同第一作者；青岛农业大学化学与药学院王杰教授、玄翠娟教授以及澳大利亚皇家墨尔本大学马天翼教授、青岛科技大学吴则星教授为该论文共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中国博士后基金等基金资助。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501186
来源：青岛农业大学
