【仪表网 研发快讯】近日，化学与化工学院前沿化学研究院刘阳研究员课题组围绕膜电解水制氢中阳极氧气析出反应(OER)催化剂“高活性-长寿命”难以兼顾的关键问题，在、Nano Research和Advanced Functional Materials发表系列研究成果。刘阳研究员为上述论文的第一通讯作者，化学与化工学院为第一和通讯作者单位。
膜电解槽水制氢是绿色氢能规模化制备的重要技术。其阳极OER动力学迟缓，催化剂在强酸、高电位或工业级碱性高电流密度条件下易发生晶格氧参与、金属过氧化、空位生成及不可逆溶解，导致性能衰减。针对这一共性瓶颈，团队围绕活性金属-氧结构稳定化，形成了“电子结构调控-界面电荷中继-瞬态键保护”的系统设计思路，并将基础机制认识延伸至实际膜电极器件验证。
OER催化剂活性-稳定性同步提升的设计思路
在酸性RuO2体系中，团队揭示晶格氧电子离域是诱发Ru-O过强共价性和结构失稳的重要根源，提出以Mo、Ta、W等高价金属掺杂增强晶格氧电子局域化，抑制晶格氧机制和Ru溶解，实现酸性OER活性与稳定性的协同提升(Nano Energy (2026): 11182)。在此基础上，团队构筑多孔石墨炔“盔甲层”保护的三维自支撑RuO2基阳极，通过spC-Ru键实现界面定向电荷转移和动态电子补偿，并优化电极-膜-集流体界面传输，进一步提升PEMWE器件运行稳定性(Nano Research (2026), 19(7):94908680)。
面向低成本AEMWE体系，团队将上述稳定亚稳活性位点的理念拓展至Fe基非贵金属羟基氧化物阳极，利用NaBH4预处理选择性调控亚稳Fe位点并原位形成瞬态B-O-Fe结构，抑制高价Fe溶解和深度重构，使电极在碱性电解液及碱性海水中表现出优异性能，并在AEMWE器件中实现长时间稳定运行(Adv. Funct. Mater. (2026), 10.1002/adfm.76644)。
上述系列工作从原子电子结构、催化剂界面到膜电极器件层面建立了跨尺度调控框架，系统阐明了水裂解阳极催化剂稳定性的关键调控路径，为发展高效、稳定、低成本水电解阳极催化剂提供了科学依据和技术参考。
上述工作得到了山东大学齐鲁青年建设经费、山东省泰山学者工程建设经费、山东省自然科学基金等多个项目资助。
引用：刘阳研究员课题组在水裂解阳极催化剂稳定性调控方面取得进展-山东大学【引用时间：2026年6月26日】
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