近日，我校化学与化工学院（硅业学院）李松波教授氢能技术与应用团队在电解水领域取得新突破，相关成果“Engineering the Lattice and Electronic Configurations of N‐Rich‐CoMoCN by Mo Doping and N Enrichment for Enhanced Water Splitting”发表于《EcoEnergy》。化学与化工学院杨慧敏副教授为第一作者，李松波教授、RMIT许海梅、马天翼教授为论文通讯作者，我校为本论文完成第一单位。EcoEnergy是Wiley出版集团与中国化学品安全协会联合创办，中国科学院院士冯守华教授与欧洲科学院院士王连洲教授共同担任创刊主编，期刊聚焦清洁能源和环保领域，即时影响因子为19.1。（全文链接：（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece2.70069）
在我国“双碳战略”目标指引下，氢能被定位为未来国家能源体系的重要组成部分及绿色转型的核心载体。其中，开发高性能的电化学全水解制氢催化剂，是实现可持续氢能经济的关键环节。针对这一科学问题，该研究团队提出了一种通过Mo掺杂与N富集协同调控催化剂晶格及电子构型的新策略，成功设计出N-Rich-CoMoCN多功能电催化剂。该工作采用原位掺杂策略，在ZIF-67前驱体中引入Mo并实现N富集，形成了以Co/Co6Mo6C2异质结为主、表面层状结构丰富的双金属富氮CoMoCN催化剂。电化学测试表明，在碱性介质中，该催化剂在10 mA cm-2电流密度下的析氢和析氧过电位分别仅为107 mV和256 mV，性能远超对比样品；基于该催化剂的电解槽在双电极系统中达到10 mA cm-2仅需1.52 V电压。进一步的结构表征与密度泛函理论计算揭示，Mo和N的引入有效调控了催化剂的形貌、晶格及电子构型，使Co、Mo、N之间产生强烈的电子相互作用，同时N富集能调控电子态分布，促进界面电荷重排并调节d带中心。正是这种异质结构构建与N富集之间的协同效应，优化了催化剂的电子结构和表面能，显著促进了电荷转移，从而大幅提升了全解水性能。该工作为设计高性能MOF衍生双功能催化剂提供了高效新策略，有望推动可持续氢能生产技术的发展。
该研究得到了内蒙古自治区重点研发与成果转化、国家自然科学基金项目与内蒙古自治区新型重要能源综合利用技术集成攻关大平台项目等经费支持。
论文图解摘要
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