摘要：2025年3月13日，中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林、崔香枝在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为《Rapid andIn-situActive Sites Regeneration for O
长期电化学析氧反应（OER）过程中由于活性材料脱落，催化剂逐渐失去活性位点并导致活性下降。
2025年3月13日，中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林、崔香枝在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为《Rapid and In-situ Active Sites Regeneration for OER Activity Recovery and Greatly Prolonged Water-Splitting Performance》的研究论文，Qin Li为论文第一作者，施剑林、崔香枝为论文共同通讯作者。
施剑林，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。中国科学院院士。1983年毕业于南京化工学院，获学士学位；1989年博士毕业于中科院上海硅酸盐研究所，随后留所工作；1993年至1994年以访问学者身份赴德国马普金属研究所学习；1996年获得国家杰出青年科学基金资助；2000年至2004年担任中科院上海硅酸盐研究所所长；2008年被聘为教育部长江学者奖励计划特聘教授；2019年当选中国科学院院士。
施剑林院士长期从事先进陶瓷制备科学与烧结理论、介孔结构纳米材料可控合成与催化、无机纳米生物医用材料等领域研究。在国际上首次提出“纳米催化医学”学术思想。在Nat. Nanotechnol.，Sci. Adv.，Adv. Mater.，J. Am. Chem. Soc.等国际知名期刊上发表学术论文近700篇，SCI他引 62,000 余次，2015年至今连续入选科睿唯安全球高被引科学家。授权中国发明专利三十余项。以第一完成人获国家自然科学二等奖一项（2011），另获两院院士评选中国十大科技进展（2005）、中国青年科技奖、中科院青年科学家奖等科技奖励。
崔香枝，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。2003年毕业于郑州大学，获学士学位；2006年毕业于郑州大学，获硕士学位；2009年毕业于中科院上海硅酸盐研究所，获博士学位；博士毕业后进入中科院上海硅酸盐研究所工作；2013年-2014年期间赴美国科罗拉多矿业大学燃料电池中心交流学习。
崔香枝主要从事纳米复合材料的设计合成及其在电解水制氢、聚合物膜燃料电池、电催化与电合成中的应用研究。在Nat. Commun.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.，Energy Environ. Sci.，Prog. Mater. Sci.等国际知名期刊上发表SCI论文70余篇；出版专著一部；获得18项国家发明专利授权。获中国商业联合会科学技术奖一等奖（2022年）。
在本文中，受生物体内酶的持续再生能够实现长期稳定的酶促反应启发，作者提出了一种活性位点再生策略，通过切换阳极电解液快速原位恢复OER电极的催化活性，从而大大延长电解槽的使用寿命。
作者通过在镍网（NM）上涂覆S掺杂的NiFe层状双氢氧化物（NiFe-LDH）制备的阳极NiFe(S)/NM催化剂表现出优异的初始OER活性，但在长期OER过程中，由于纳米片从镍网脱落，催化剂逐渐失去活性位点并导致活性下降。
更重要的是，这种受损的催化剂及其活性位点可以通过将阳极切换到不同溶液中进行原位氧化还原反应，随后通过电化学氧化实现有效再生，从而使其OER活性完全恢复到初始值。
经过四次受损和再生循环后，再生的催化剂（R-NiFe(S)/NM）仍能保留90%的初始活性，并可在300 mA cm-2的电流密度下稳定运行超过80 h。此外，配备这种原位再生催化剂的电解槽能够在与初始电解槽几乎相同的电流密度和电池电压下运行。
图1：再生过程示意图
图2：NiFe(S)/NM催化剂的制备和结构表征
图3：NiFe(S)/NM的OER性能
图4：催化剂的再生过程和性能
图5：大规模电解槽性能
图6：电解槽中催化剂的原位再生性能
综上，作者提出了一种活性位点再生策略，通过切换阳极电解液，快速且原位恢复催化剂的活性，显著延长电解槽的使用寿命。
研究以NiFe(S)/NM为模型催化剂，通过化学和电化学氧化实现了催化剂的高效再生，并在大规模电解槽中表现出优异的性能。
这一成果不仅为电解水制氢技术提供了新的解决方案，还为其他电催化反应的催化剂再生提供了新的思路，具有广阔的应用前景。
Li Q., Luo W., Cui X. et al. Rapid and In-situ Active Sites Regeneration for OER Activity Recovery and Greatly Prolonged Water-Splitting Performance. Angew. Chem. Int. Ed.(2025). https://doi.org/10.1002/anie.202500303.
来源：华算科技
