富通道结构与表面重构协同增强FeNiCo基非晶电催化剂的析氧反应性能

为解决电解水制氢过程中析氧反应(OER)动力学缓慢和过电位高的问题，研究人员通过电化学脱合金技术开发了具有富通道结构的FeNiCo基非晶催化剂。该催化剂在10 mA cm?2 电流密度下仅需266 mV过电位，并表现出超过48小时的稳定性。其优异性能源于通道结构提供的丰富活性位点、多金属协同效应及表面纳米孔重构，为非晶合金电催化剂设计提供了新思路。

　　

氢能作为零碳能源载体，其规模化制备依赖于高效电解水技术。然而，析氧反应(OER)作为水分解的决速步骤，存在动力学缓慢、过电位高等瓶颈。传统贵金属催化剂（如IrO₂
、RuO₂
）成本高昂，而过渡金属基材料虽成本低廉，但比表面积和活性位点暴露不足。非晶合金因其长程无序结构具有优异耐蚀性，但光滑表面限制了催化性能表达。如何通过结构调控提升非晶合金的OER性能，成为当前研究的关键挑战。

安徽工程大学的研究团队通过电化学脱合金Fe₃₅
Ni₃₅
Co₉
Cu₁
P₂₀
非晶带材，成功构建了具有富通道结构的催化剂。该材料在10 mA cm^?2
电流密度下仅需266 mV过电位，且稳定性超过48小时。研究发现通道结构提供了大量活性位点，而表面原位生成的纳米孔进一步加速了OER动力学。这项工作为设计高性能非晶电催化剂提供了新策略，论文发表于《Materials Research Bulletin》。

关键技术包括：单辊熔融旋淬法制备非晶带材；三电极体系（Ag/AgCl参比电极）进行电化学脱合金；通过TEM、XRD表征非晶结构；线性扫描伏安法(LSV)测试OER性能；计时电位法评估稳定性。

结构表征与成分分析
XRD和TEM确认原始样品为非晶态（图1a-b）。脱合金后样品在0.2 V电位下处理1.5小时形成均匀通道结构（图2c），EDS显示Fe、Ni、Co元素均匀分布（图2d）。

电化学性能优化
脱合金样品在0.2 V-1.5 h条件下性能最优，过电位较原始样品降低120 mV（图3a）。Tafel斜率从98 mV dec^?1
降至62 mV dec^?1
（图3b），表明反应动力学显著提升。

表面重构机制
原位形成的纳米孔结构（图4c）增大了电化学活性面积(ECSA)，阻抗谱显示电荷转移电阻降低80%（图4d）。XPS证实表面羟基氧化物层（M-OH）为真实活性相。

结论与意义
该研究通过精准调控脱合金参数，在FeNiCo基非晶合金中构建了通道-纳米孔分级结构。这种设计实现了三重优势：（1）通道结构暴露出更多活性位点；（2）Fe/Ni/Co多金属协同优化电子结构；（3）表面重构形成的纳米孔加速传质过程。相比传统非晶合金，该催化剂将OER过电位降低至与贵金属催化剂相当的水平，且制备工艺简单、成本低廉，为工业化应用奠定了基础。此外，表面动态重构现象的发现为理解非晶材料催化机制提供了新视角。