摘要：2025年2月3日，黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室付宏刚教授、闫海静副教授在Nature Communications发表了题为《MXene-Assisted NiFe sulfides for high-performance anion exc

阴离子交换膜海水电解是未来大规模绿色氢能生产的关键技术，却面临一个巨大的挑战，即缺乏高稳定性的析氧反应（OER）电催化剂。

2025年2月3日，黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室付宏刚教授、闫海静副教授在Nature Communications发表了题为《MXene-Assisted NiFe sulfides for high-performance anion exchange membrane seawater electrolysis》的论文。王嘉齐为论文第一作者，付宏刚教授、闫海静副教授为论文共同通讯作者。

付宏刚，黑龙江大学教授，博士生导师，国家杰青（2002），教育部长江学者奖励计划特聘教授，首批“国家万人计划”百千万工程领军人才，功能无机材料化学省部共建教育部重点实验室主任，曾任黑龙江大学校长、党委副书记。

1980年-1987年先后就读于吉林大学，获学士、硕士学位；1988年调入黑龙江大学工作，1995年晋升副教授，2000年晋升教授；1997年-1999年在哈尔滨工业大学攻读博士学位；1999年任化学化工与材料学院副院长，2004年晋升院长，2010年任黑龙江大学副校长，2017年6月至2022年7月任黑龙江大学校长、党委副书记。

他主要从事无机化学和物理化学学科中的材料结构理论、晶态半导体材料、介孔材料以及碳材料的合成及性能研究。

闫海静，黑龙江大学副教授，硕士生导师。2007-2017年先后就读于佳木斯大学、黑龙江大学，并获得学士、博士学位。2017年进入黑龙江大学工作，加入功能无机材料化学教育部重点实验室科研团队。

她主要从事小尺寸过渡金属碳（氮、磷）化物的结构调控及电催化应用研究，开发基于基团相互作用原理可控构建小尺寸氮（磷）化物的方法。

在本文中，研究人员开发了一种基于 MXene(Ti3C2)协助的NiFe硫化物((Ni, Fe)S2@Ti3C2)的稳定OER电催化剂，用于阴离子交换膜海水电解(AEMSE)。研究发现，(Ni, Fe)S2与Ti3C2之间的强相互作用诱导电子分布触发晶格氧机制，提高了本征活性，并通过Ti-O-Fe键合有效地阻止了OER过程中Fe物种的溶解，实现了显著的稳定性。

此外，良好的硫酸盐保留率和丰富的Ti3C2基团提供了有效的耐Cl-性。因此，在海水体系中，(Ni, Fe)S2@Ti3C2表现出高OER活性(1.598 V@2 A cm-2)和长时间稳定性(1000 h)。

通过(Ni, Fe)S2@Ti3C2阳极和Raney Ni阴极实现了具有工业电流密度(0.5 A cm-2)和耐用性(500 h)的AEMSE，电解效率为70%，能耗为48.4 kWh kg-1 H2。

图1：(Ni, Fe)S2@Ti3C2的电催化OER性能

图2：OER性能和Cl-抗性的起源

图3：OER机制和Cl-抗性的识别

综上，作者开发了基于MXene(Ti3C2)辅助的NiFe硫化物催化剂(Ni, Fe)S2@Ti3C2，用于阴离子交换膜海水电解(AEMSE)。该催化剂通过Ti3C2与(Ni, Fe)S2之间的强相互作用，调节电子分布，触发晶格氧机制(LOM)，显著提升OER活性和稳定性，并增强Cl⁻抗性。

实验结果表明，(Ni, Fe)S2@Ti3C2在海水中展现出1.598 V@2 A cm-2的高OER活性和超过1000 h的稳定性。此外，基于该催化剂的AEMSE系统在工业条件下实现了70%的电解效率和48.4 kWh kg-1H2的能量消耗。本研究为解决过渡金属催化剂在海水电解中的稳定性问题提供了新思路，推动了AEMSE技术的工业化应用。

Wang, J., Liu, Y., Yang, G. et al. MXene-Assisted NiFe sulfides for high-performance anion exchange membrane seawater electrolysis. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56639-7.

来源：华算科技