一款新型催化材料被浸在碱性水中，表面源源不断地产生气泡，它已经在安培级电流密度下稳定工作了19000小时。也就是说，两年多时间过去了，这个小小方块毫无衰退的迹象。

催化剂测试装置

这有点像是夏日雪碧的现象，是阴离子交换膜电解水制氢（AEM-WE）的实验现场。近日，西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心（CAP）孙立成教授团队，在非贵金属催化剂——CAPist-L1这一材料上获得重大突破。团队开发了一种基于非均匀形核液相体系的催化剂制备工艺，在常温、常压条件下通过简单浸泡法，一步合成催化剂材料，相关成果在Nature Catalysis上进行了发表。

孙立成团队二十多年来，在光合作用以及清洁能源的研究上实现了诸多突破，而此次发现，来自经年累月探索之后的一次实验意外。

CAPist-L1，材料呈现多孔的透气结构

CAPist-L1因制备工艺简单、成本低廉、可重复度高、易放大化制备且具备超高OER活性和稳定性，一直展现着优良的工业化应用前景。但此前，AEM-WE技术受制于氧气析出反应（OER）催化剂难以在大电流密度下维持太久的难题，一直没有实现工业化。

2022年4月，西湖大学博士后李志恒在一次利用浸泡法制备镍铁基OER催化剂时，不小心把乙醇（酒精）当作去离子水使用，结果发现在泡沫镍上长出来的催化剂OER性能居然非常不错。团队把样品拿到电镜下，发现这种催化剂如同花朵一样层层叠叠，孙立成教授凭借经验判断，这种层叠结构很可能有不错的催化稳定性，当时就给它取名为“绣球花”。

接下来，团队优化制备方案，并在机制上进一步探明和完善了这套非均匀形核体系。研究团队通过对CAPist-L1成分、结构和形貌等逐项分析，发现在催化层和金属基底之间存在一层致密过渡层，将催化层牢牢地锚定在金属基底上，提升了催化剂的活性和稳定性。

随着研究的深入，他们发现，过渡层并非在催化剂形成初期产生，而是在浸泡4小时后才开始缓慢出现。这相当于，先建了一栋房子然后再打地基却十分牢固。研究团队分析认为，非均匀形核液相体系中的纳米颗粒在最初的催化剂生长后，体系中的纳米颗粒继续在边界处的狭小空间里辅助生长出致密的晶体结构。

此外，CAPist-L1的制备过程简单、成本低廉：只要将泡沫镍浸入准备好的非均匀形核液相体系中，在25℃条件下浸泡24h，取出后用去离子水冲洗干净烘干后即得到。从2022年5月份开始，CAPist-L1在1000mA cm-2的电流密度下，一直运行到2024年8月份，至今还未出现衰退的迹象，其催化效率和稳定性远优于现已报道的催化剂。

来源: 潮新闻

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