重要成果

首页 » 重要成果 » 正文

山西师范大学王芳/杨欢团队最新AFM!磁–光协同显著提升空心NiCo2O4微盒的氧析出反应性能

发布时间:2025-11-13阅读数:

电催化氧析出反应(OER)作为水分解、CO2还原及金属空气电池等清洁能源转化体系中的关键过程,其多电子转移特征导致反应动力学缓慢、能垒高,是制约能源转化效率的主要瓶颈。如何有效调控界面电子结构、降低反应能垒并提升催化活性,成为当前电催化研究领域的核心科学问题。

在此背景下,山西师范大学材料科学与工程学院王芳教授、杨欢副教授团队提出了一种磁–光协同调控策略,通过外加交变磁场与可见光照射的双场耦合,实现了对空心NiCo2O4微盒电子结构与自旋极化行为的精确调控。研究发现,外场诱导的自旋重排与光生载流子分离在界面处形成协同效应,显著加速氧演化反应动力学过程。实验结果表明,该催化剂在200 Hz、300 Gs交变磁场与可见光照射同时作用下表现出优异的电催化性能:在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为243.5 mV,Tafel斜率降至44.9 mV dec-1,且在200 h长期稳定测试中仍保持出色的结构与活性,性能显著优于商用RuO2和IrO2对比样。理论计算进一步揭示了其增强机理:外场作用下的非共线自旋重排与光激发载流子分离协同效应,共同提升了费米能级附近的电子态密度,有效降低关键中间体(*O→*OOH)的反应能垒,从而加速OER反应动力学。这一结果为实现多场耦合驱动的高效电催化体系提供了坚实的理论依据。该研究通过构建了“磁–光双场协同”增强电催化的新机制,为设计高效非贵金属催化剂提供了新的理论框架与实验范式,对发展多场调控的可持续能源转换体系具有重要的科学意义。

相关成果以《Magneto–Photo Synergism Enhances Oxygen Evolution Reaction on Hollow NiCo2O4 Microboxes》为题,于2025年10月30日发表于国际权威期刊Advanced Functional Materials。左路阳博士生为论文第一作者,王芳教授与杨欢副教授为通讯作者,山西师范大学为论文唯一完成单位。
        原文链接:http://doi.org/10.1002/adfm.202519261.