元素百科科学家们成功地合成了新型的电解水催化剂。近日，中国科学院理化研究所研究员张铁瑞团队成功合成了一种高效的电解水催化剂，在低压下实现了高效的水分子激活，为未来解决氢危机提供了可能。相关研究结果发表在国际化学学术期刊《美国化学学会杂志》上（Journal of the American Chemical Society, JACS）上。
滑石的应用
由于其独特的超薄纳米结构和优越的导电性，二维纳米材料引起了材料学家的广泛关注。水滑石（LDH）作为一种常见的天然矿物粘土，其结构可控，易于工业化，已应用于沥青抗老化紫外屏障、塑料农膜红外吸收剂、聚氯乙烯热稳定剂、涂料、工业废水吸附剂、工业催化剂等领域。
水滑石纳米结构研究
多年来，张铁锐带领团队围绕一种被称为“水滑石”的方式（LDH）“对矿物粘土的纳米结构进行了深入研究。在本研究中，研究人员通过高温煅烧，准确调节水滑石前体的形状，合成超薄超小NiO/TiO2异质纳米结构。
据论文第一作者赵玉飞博士介绍，该结构在电催化分解水产氧方面具有优越的催化性能。精细的结构表明，该结构不仅具有活性表面，而且还伴随着镍空间的存在，有利于与水分子的结合。丰富的异质结构界面进一步促进了水产氧的电催化分解。
同时，研究证实，催化剂合成方法简单，以自然储量丰富的非贵金属为原料，超薄超小NiO材料具有电催化分解水和电容器的应用价值，也适用于制备其他金属氧化物纳米片电催化剂。
水滑石纳米材料的堆叠厚度实现光催化还原二氧化碳
此前，研究小组通过调节水滑石纳米材料的堆叠厚度，实现了光催化还原二氧化碳。水纳米Ni3Fen电催化剂以水滑石为载体，通过高温氨化实现全分解，有望实现产业化。研究人员还通过高温还原制备了界面丰富的Ni/NiO异质纳米结构，在可见光驱动CO加氢制备高级烃方面取得了突破。此外，研究人员还围绕水滑石基纳米结构进入氮氧化物拓扑过程，从原子层次揭示催化材料结构与性能的关系，催化材料在光催化中表现出强大的结构可调优势，为高性能光催化材料的设计提供了思路。
科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委员会优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金委员会青年基金项目、国家万人计划-青年顶尖人才支持计划、中国科学院前沿科学重大突破项目。
