清华大学「国家杰青」团队，最新Nature Nanotechnology！

本文报道了清华大学王训教授团队在《Nature Nanotechnology》上发表的一项研究，针对海水电解制氢中催化剂在工业级条件下易失活、结构不稳定和机械粘附性差的核心难题，提出了一种“自粘附高熵氧化物亚纳米线（HEO SNWs）”整体式电催化剂。研究背景是海水电解制氢虽有广阔前景，但高盐、高电流、强腐蚀环境导致传统催化剂性能受限。研究目的是通过材料设计解决化学稳定性和机械稳定性。团队将14种金属元素整合进直径约1.2纳米的超细氧化物纳米线中，利用其高熵效应和亚纳米柔性结构，使其兼具极高活性位点密度和类似胶水的自粘附能力。实验结果显示，该催化剂在碱性海水体系中稳定运行超过4400小时，在碱性体系中达4700小时超长寿命，过电位低，且无需传统粘结剂，粘附强度比商业Nafion提升约982倍。通过原位拉曼与同位素质谱揭示其通过晶格氧机制（LOM）进行反应，理论计算进一步解释了Cr–O–Cu等双金属位点的高效性和稳定性。基于该催化剂构建的阴离子交换膜海水电解槽在工业级电流密度下表现优异，能量效率达81.9%，氢气成本低至0.82美元/GGE。该工作为低成本、大规模海水制氢技术奠定了基础。结论是，“高熵+亚纳米线”协同设计有效解决了工业海水电解的稳定性问题。