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华中胜教授团队在大宗金属功能化利用方面取得重要进展。团队利用熔盐电化学冶金方法，开发了Mg-Ni、Fe-Ni合金高性能电催化材料，并成功应用于电解水制氢领域。相关研究成果相继发表在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》和《Advanced Functional Materials》上，我校为以上论文的第一完成单位和唯一完成单位，茄子视频
教师刘欢为论文的第一通讯作者。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目的支持。
氢能是一种能量密度高、来源丰富的二次能源，是全球能源转型发展的重要载体。电解水为绿色制氢提供了清洁可持续的途径。析氢反应（HER）和析氢反应（OER）是电解水过程中两个重要的半反应，其动力学过程均需在催化剂的辅助下进行。镍具有良好的本征电催化活性，本研究团队通过熔盐电沉积的方法对其进行合金化，并借助高温熔盐体系中反应和传质特性对合金的物相组成和微观结构进行调控，以进一步提高合金的HER和OER性能。
（Mg2Ni/MgNi2电极的熔盐电解制备及结构表征）
异相界和堆垛缺陷因其独特调节电子结构与d带中心的能力，是提高HER活性的有效手段。然而，由于两者调控机制存在差异，通过温和合成方法将这两种策略融合到一个简单的合成框架中仍存在较大挑战。团队创新性地采用熔盐电沉积策略，在镍基底上原位制备出富含堆垛缺陷的异质Mg-Ni合金（Mg2Ni/MgNi2）。该结构所构建的相界，充当了电子高效输运的“桥梁”，有效调控了电子结构与d带中心，显著提升了HER活性。采用该方法制备的Mg-Ni合金电极在碱性条件下仅需69.2 mV过电位即可驱动高效析氢反应，并在600 mA·cm-2的高电流密度下保持稳定运行。该研究不仅打破了“镁不适合HER”的传统观念，更重要的是为通过“相工程-缺陷工程”协同策略设计高效非贵金属催化剂提供了全新范式。
（Mg2Ni/MgNi2电催化HER机理）
析氧（OER）过程中，精确调控电子构型与合理设计催化材料表面形态对提升电催化效率至关重要。研究团队通过一步熔盐电沉积方法，同步调控电子构型与微观结构形态，成功制备出富含缺陷的多孔Fe-Ni合金电极。通过控制Fe-Ni合金的原位电化学生长形成多孔通道，同时借助应变释放机制引入位错与孪晶缺陷。电极表面丰富的多孔通道为反应提供了丰富的活性位点，并促进气泡及时释放。同时，缺陷诱导的局部晶格应变优化了Ni的d带中心，平衡了中间体的吸附/脱附能，使其在碱性条件下展现出优异的OER性能，表现为低至265 mV的过电位和500 mA·cm-2大电流密度下超过120小时的稳定运行寿命。本研究通过形态结构与缺陷配置的双重优化，性能可比肩贵金属催化剂，为开发高效氧析出催化剂提供了新路径。
（Fe-Ni合金电极的电催化OER性能）
（Fe-Ni合金电催化OER机理）
以上研究通过熔盐电化学冶金方法，实现了对镍、镁等大宗有色金属的高效功能化利用，将其转化为具有高附加值的合金电催化材料，不仅为电解水制氢提供了低成本、高性能的非贵金属催化剂解决方案，也为大宗金属的增值利用开辟了新途径。
论文链接：//doi.org/10.1002/aenm.202503249
//doi.org/10.1002/adfm.202512333
（撰稿：刘欢；审核：樊友奇 罗梦婷 赵卓）
