宁波材料所发现主导材料稳定高效电化学性能的表面自适应钝化机理
- 2025/7/15 10:35:56 16433
- 来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【仪表网 研发快讯】在金属合金、新能源材料、生物医疗材料与器件等领域中，使役材料表面与环境之间普遍存在的反应往往会极大影响材料稳定性和应用性能。因此，探索材料表面与环境的相互作用规律、微观机理和有效调控是亟待系统解决的关键问题。
近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室和前沿交叉科学研究中心的理论研究人员与宁波大学材料科学与化学工程学院的实验团队紧密合作，探索过渡金属磷化物这种典型防腐电镀涂层材料在长效稳定水解催化方面的应用，成功实现了创记录的双功能水解反应活性(即析氢和析氧)，并发现了决定其优异催化稳定性和水解性能的表面自适应钝化机理。
研究人员设计的 Ni2P-Fe2P 纳米异质结材料在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中展现出卓越性能，在宽电流密度范围(10~200mA cm-2)内均实现了极低的过电位、快速的动力学响应(Tafel 斜率分别为 77.1 mV dec-1和 58.6 mV dec-1)以及领先的稳定性-过电位综合性能。研究人员进一步揭示了其优异性能源于材料表面存在的显著协同效应，包括表面自适应钝化反应(氢化与氧化)、界面电子转移以及界面协同传质等关键微观机制。这一机理不仅清晰阐释了过渡金属磷化物在催化服役过程中表面自适应钝化过程及其对催化机理与性能的重要影响，而且提供了材料自适应环境提高服役稳定性的新思路。
相关研究成果已经以“Dual-site catalysis in Ni-Fe phosphides: understanding the bifunctional mechanism for water splitting”为题发表在国际期刊Small上(DOI: 10.1002/smll.202502054)，宁波大学硕士生秦梦媛和宁波材料所博士生叶锦涛为共同第一作者，宁波材料所黄良锋研究员和宁波大学辛星副教授为通讯作者。本项成果获国家自然科学基金项目(22272192、U21A20127、51901106)和宁波市重点研发项目(2022Z09)的资助。
表面自适应氢/氧化理论及其性能的实验表征
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