近日，我校化学化工学院于锋教授、冯超副教授在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》期刊上发表海水电解领域的重要研究成果。论文第一作者是石河子大学化学化工学院硕士研究生杨维霞、谢宝鸿，通讯作者是冯超副教授、于锋教授。

1.全文速览

通过直接电解海水制氢可有效避免对淡水资源的依赖，具有重要的研究意义。然而，氯离子（Cl⁻）引发的腐蚀性副反应严重限制了海水电解的催化效率以及长期稳定性。为解决这一关键问题，我校化学化工学院于锋教授，冯超副教授共同设计了一种海胆状硅掺杂钴铁层状双氢氧化物（Si-CoFe-LDH/NF），作为高效抗氯腐蚀的海水电解阳极催化剂。通过可控的硅刻蚀掺杂策略，成功调控了CoFe-LDH/NF的电子结构与表面特性，有效缓解海水电解中的Cl⁻腐蚀问题，同时优化了OER活性与稳定性。该催化剂在碱性纯水、模拟海水及碱性真实海水中均表现出优异的OER活性。在全解海水测试中，10 mA cm^-2下的工作电压仅为1.62 V，且耐久性超过50 h，且自组装的太阳能电池在1.94 V的电压下能够有效驱动海水分解。此外，Si-CoFe-LDH/NF的耐腐蚀性能显著提升，腐蚀电流大幅降低。原位表征和DFT计算结果共同揭示了硅掺杂有效增强并稳定Si-CoFe-LDH/NF在海水中OER性能的内在机制。该研究成果不仅为SiCl₄工业副产物的高值化回收提供了可行路径，也为设计高效且耐腐蚀的海水电解阳极催化剂提供了新方法。

2.本文亮点

（1）基于工业副产物四氯化硅的回收利用，设计并制备了一种海胆状Si-CoFe-LDH/NF材料，将其作为海水电解中高效且耐氯腐蚀的阳极OER催化剂。不仅实现了工业副产物的高附加值转化，同时为催化剂制备提供了新颖的硅源掺杂路径，达到了“变废为宝”的双重效益。

（2）通过可控的刻蚀掺杂策略能够调节电催化剂的微观形貌与电子结构，构筑有效的物理阻隔层，从而抑制析氯副反应的发生，同步实现了OER活性和抗腐蚀性能的显著提升；

（3）通过原位光谱与理论计算的深度耦合，本工作从反应路径、中间体吸附行为、电子结构调控以及抗Cl⁻腐蚀机制等多个维度，系统阐明了Si-CoFe-LDH/NF在海水电解中实现OER活性与耐久性协同增强的内在机理。

3.总结与展望

这项研究采用了一种简单且高效的合成工艺制备了一种海胆状的Si-CoFe-LDH/NF材料。通过可控的硅刻蚀掺杂策略，有效构建了Co/Fe-O-Si键合结构，从而优化了CoFe-LDH/NF的形貌结构、表面特性以及电子结构。证实了硅掺杂在海水电解过程中能够形成有效的物理阻隔层来对抗Cl⁻的腐蚀和污染，显著提高了Si-CoFe-LDH/NF作为海水电解OER催化剂的活性和耐久性。值得关注的是，海胆状Si-CoFe-LDH/NF在碱性实际海水中的耐腐蚀性能测试中，其腐蚀电流仅为CoFe-LDH/NF的一半，展示出了其出色的耐腐蚀性。原位表征和DFT计算结果共同揭示了硅掺杂有效增强并稳定Si-CoFe-LDH/NF在海水中OER性能的内在机制。该研究成果不仅为SiCl₄工业副产物的高值化回收提供了可行路径，也为设计高效且耐腐蚀的海水电解阳极催化剂提供了新方法。此方法还可用于制备应用于电催化二氧化碳还原（CO₂RR）或硝酸盐还原（NO₃⁻RR）的其他类型电催化剂。

（图文：冯超，于锋；初审：张海洋；复审：刘平；终审：徐炜杰）