近日，丛海林教授团队青年教师王芳卿在电催化水分解制氢领域取得重要进展，相关论文以“Triggering lattice oxygen in in-situ evolved CoOOH for industrial-scale water oxidation”为题，发表在国际知名期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（2023年影响因子20.2，中科院一区Top）上。王芳卿副教授为第一作者，我校丛海林教授和河北工业大学刘辉教授为共同通讯作者，山东理工大学材料科学与工程学院为本文第一通讯单位。

氢能是绿色环保、应用广泛的二次能源， 正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。我国在《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中明确提出氢能是未来能源体系中重要组成部分。结合可再生能源如太阳能和风能进行电解水制氢是当前最为理想的制氢路线。析氧反应（Oxygen Evolution Reaction, OER）作为电解水制氢过程中的关键步骤，其效率直接影响到氢能源的生产成本和商业化大规模应用。然而，传统的OER吸附质析出机制（Adsorbate Evolution Mechanism, AEM）存在理论过电位的限制，为了突破这一限制，研究者致力于开发基于晶格氧氧化机制（LOM）的新型催化材料。

团队提出了一种新型Ag单原子和Se空位共修饰的CoSe₂ （Ag-CoSe₂）电催化剂，Ag单原子和Se空位可以协同激活电化学测试过程中在Ag-CoSe₂表面原位生成的CoOOH中的晶格氧，打破传统AEM过电位的限制，从而显著提升析氧反应的动力学。Ag-CoSe₂催化剂仅需167 mV的超低过电位就能达到10 mA cm^-2的电流密度，并且具有28.9 mV dec^-1的超低Tafel斜率。更为重要的是，Ag-CoSe₂与Pt/C组合的电极对在实际的阴离子交换膜水电解槽（30 wt% KOH，60℃）中仅需1.68 V的电压即可实现500 mA cm^-2的大电流密度，连续工作超1500小时无明显降解。结合原位光谱分析和密度泛函理论计算，论文揭示了Ag单原子和Se空位之间的协同作用使得氧2p带上移、下哈德伯带下移，从而增强了金属-氧键的共价性，使得氧化还原反应从晶格氧上进行。此外，Co-Se键的缩短和Se空位形成能的降低也增强了Ag-CoSe₂的稳定性。

该研究为设计和开发高效、稳定的LOM基电催化剂提供了新的思路，有望推动工业化大规模制氢的发展。（任路超）