MnFeV驱动多尺度结构优化实现海水电解析氧反应稳定性突破

《Applied Ocean Research》：MnFeV drives multiscale structural optimization for OER stability in seawater electrolysis

本文推荐一种通过一步水热法合成的高效MnFeV层状双氢氧化物（LDH）催化剂，在1 M KOH和模拟海水中分别仅需248 mV和253 mV过电位即可达到50 mA/cm2电流密度，并展现80小时持续稳定性。该催化剂通过多金属协同效应（Mn-Fe-V）调控纳米片微观结构（增大尺寸/松散排列）与电子结构（优化吸附自由能），显著提升气泡释放动力学与抗氯离子腐蚀能力，为海水电解制氢提供了新型稳定催化剂设计思路。

　　

亮点

本研究通过一步水热法合成MnFeV层状双氢氧化物（LDH）催化剂，在碱性环境与模拟海水中均表现出卓越的析氧反应（OER）活性（50 mA/cm²对应过电位分别为248 mV和253 mV）和长达80小时的稳定性。Mn-Fe-V三金属协同效应驱动了多尺度结构优化：与NiFeV相比，MnFeV纳米片具有更大尺寸和更松散排列的立体结构，显著加速氧气气泡脱附过程，促进电荷转移并降低过电位损耗。同步发生的金属间电子转移调控了反应中间体的吸附自由能，从而提升本征催化活性。

结论

本研究成功构建了Mn/Fe/V三金属协同的高效OER催化剂MnFeV，其在碱性和模拟海水电解质中均展现出低过电位特性（248-253 mV@50 mA/cm²）和长期运行稳定性（80小时）。多尺度结构表征与理论计算共同表明：Mn的引入不仅优化了纳米片的宏观形貌（增大孔径/促进气泡释放），更通过电子协同效应调控钒（V）活性位点的决速步（RDS）自由能，为设计抗腐蚀、高稳定性的海水电解催化剂提供了新策略。