西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心教授孙立成团队开发了一种新式非贵金属催化剂CAPist-L1的制备工艺，即向溶液中人为引进不溶纳米颗粒，在常温、常压条件下经过简略浸泡法，一步组成非贵金属催化剂——CAPist-L1。日前，相关研讨成果宣布在《天然—催化》。

  在清洁动力范畴，氢气因其清洁、高效和可持续性而非常重视。氢气焚烧的产品仅为水，且其焚烧发生的热量远高于天然气和一般汽油。现在低温电解水制绿色氢气技能大致上能够分为：碱性电解槽电解水制氢、质子交流膜电解水制氢以及阴离子交流膜电解水制氢。其间，阴离子交流膜电解水制氢调集了前两者的长处，被寄予厚望。

  阴离子交流膜电解水制氢系统由阴离子交流膜离隔，让氧气和氢气在不同的电极处发生。阳极催化剂那一侧发生氧气，阴极催化剂那一侧则发生氢气。但阳极侧催化剂难以在大电流密度条件下保持高活性和高安稳性，因而阳极催化剂的催化功率问题就成了阴离子交流膜电解水制氢开展的要害。

  CAPist-L1的发现源于一次试验中的意外。2022年4月，博士后李志恒在制备镍铁基OER催化剂时，不小心将乙醇当作去离子水运用。意外的是，这个过错导致了在泡沫镍上成长出的催化剂展示出了优异的OER功能。这种催化剂呈现出“绣球花”状的层叠结构，孙立成教授凭仗其丰厚的经历，判别这种结构或许具有非常超卓的催化安稳性。

  随后，研讨团队发现，催化剂的质料之一硫酸亚铁几乎不溶于乙醇，这种难溶特性导致了硫酸盐在乙醇和水混合溶液中的络绎，构成了含纳米级不溶颗粒物的非均匀形核液相系统，为催化剂晶体的成长供给了开端的“核”。

  研讨团队发现在催化层和金属基底之间有一层细密过渡层。这层过渡层将催化层牢牢地锚定在金属基底上，提升了催化剂的活性和安稳才能。更风趣的是，过渡层并非在催化剂构成初期发生，而是在浸泡4小时后才开端缓慢呈现，这相当于先建了一栋房子然后再打地基，但却非常结实。

  CAPist-L1在1000 mA cm^-2的电流密度下已安稳运转超越19000小时，至今还未呈现阑珊的痕迹。此外，研讨团队将CAPist-L1作为阳极催化剂应用于阴离子交流膜电解水制氢中，展示出优异的制氢活性，即在1.8 伏的电压下到达2000 mA cm^-2的电流密度。这在某种程度上预示着阴离子交流膜电解水制氢技能的短板总算被补上了，研讨为高效制作绿色氢气供给了或许。

  “这项研讨不仅为阴离子交流膜电解水制氢技能的开展供给了要害的催化剂解决方案，也为其他类型催化剂的开发供给了新思路。”孙立成说。

  CAPist-L1的命名来源于西湖大学人工光合作用与太阳能燃料中心（CAP），其间ist代表催化剂系列，L1取自两位博士后李志恒和林高鑫姓氏的首字母，代表第一代催化剂。