我院钱光付博士在《Advanced Materials》上发表木质纤维素碳基电催化剂重要研究成果

近日，我院王双飞院士团队钱光付博士在木质纤维素碳基电催化剂研究方面取得重要进展，相关成果以“Lattice Strain and Built-In Field Synergistically Boost Urea Oxidation via Dynamic NiOOH Mediation at Multiphase Heterointerfaces”为题发表于国际权威期刊《Advanced Materials》。论文第一作者为我院2026级博士研究生李佳蔚和2023级硕士研究生李镰岑，助理教授钱光付博士为通讯作者；广西大学陈昌洲副教授、华中科技大学陈金丽博士及希腊色萨利大学Panagiotis Tsiakaras教授为共同通讯作者。

电催化尿素氧化耦合制氢，被视为同步实现含尿素废水处理与绿色氢能生产的理想路径。然而，工业级高电流密度下，非贵金属催化剂普遍面临尿素氧化反应动力学迟缓、活性位点易钝化中毒、气液传质受限等瓶颈。针对上述挑战，该课题组成功构筑了硫掺杂木质素碳（SC）包覆的NiNiOMoO2微纳阵列多相异质结电催化剂（NiNiOMoO2@SC）。该材料通过Ni、NiO、MoO2与SC构建的多相异质界面，同步引入晶格应变效应与内建电场，协同优化催化剂电子构型，加速NiOOH活性物种的动态生成与消耗，有效抑制活性位点过度累积导致的钝化。结合原位表征与理论计算进一步证实，该界面设计可优化尿素分子的吸附活化路径，促进N-N偶联与C-N键断裂，削弱*COOH中间体吸附，从而缓解催化剂中毒问题。电化学测试表明，该催化剂在10 /500 mA cm-2电流密度下电位仅为1.34/1.40 V；将其组装至膜电极体系后，在500  mA cm-2的工业级电流密度下可稳定运行500小时，展现出良好的工业化应用前景。

广西林业资源丰富，农林生物质储量巨大，如何实现木质素等副产物的资源化高值转化，是极具地域特色的重要课题。本工作将木质素转化为硫掺杂碳包覆层，不仅实现了废弃生物质的再利用，还借助碳包覆层显著提升了催化活性和稳定性，为广西农林生物质资源在废水治理与氢能开发领域的应用开辟了新思路。

相关研究获得广西自然科学基金面上项目、广西自然科学基金青年科学基金、广西青苗人才资助科研项目以及广西清洁制浆造纸与污染控制广西重点实验室开放课题等项目的资助。