中科院山西煤化所/太原理工大学/中山大学合作ACB：硫掺杂+钨酸根插层双管齐下，NiFe-LDH实现海水电解制氢与葡萄糖升级“双赢”

本文报道了一种通过硫掺杂和钨酸根插层协同改性的NiFe-LDH双功能电催化剂，用于海水电解制氢和葡萄糖氧化制甲酸。背景方面，海水电解制绿氢是可持续能源转型的重要方向，但阳极氧析出反应动力学缓慢、过电位高，且海水中氯离子会腐蚀催化剂，限制其实际应用。研究目的是开发一种在复杂海水环境中兼具高效析氢和选择性葡萄糖氧化性能的催化剂。结论表明，该催化剂在模拟海水中仅需254 mV过电位即可实现100 mA cm⁻²的析氢电流，在葡萄糖氧化中甲酸产率达72.4%，法拉第效率83.1%。将析氢与葡萄糖氧化耦合后，全电解池电压比传统水分解降低311 mV，且在模拟海水中稳定运行超1000小时。DFT计算揭示，硫掺杂和钨酸根插层协同降低了水解离能垒并优化了氢吸附自由能，同时使催化剂表面呈负电性，有效排斥氯离子，赋予其优异抗腐蚀性能。该工作为LDH基电催化剂的多级改性顺序设计提供了新思路，展示了利用海水和生物质衍生葡萄糖协同产绿氢及高值甲酸的可持续路径。