近日，中科院理化所研究員張鐵銳團隊成功合成一種高效電解水催化劑，實現了低電壓下高效活化水分子，為未來解決氫能危機提供了可能。相關研究結果發表在國際化學領域學術期刊《美國化學學會會刊》（JournaloftheAmericanChemicalSociety,JACS）上。　　

　二維納米材料因為具有獨特的超薄納米結構和優越的導電性，引發了材料學家的廣泛關注。而水滑石（LDH）作為自然普遍存在的礦物黏土，其結構可控、易于工業化，已在瀝青耐老化紫外阻隔劑、塑料農膜紅外吸收劑、PVC熱穩定劑以及涂料、工業廢水吸附劑、工業催化劑等方面實現應用。
　　
　多年來，張鐵銳帶領團隊圍繞一種被稱為“水滑石（LDH）”礦物黏土的納米結構開展了深入研究。該項研究中，研究人員通過精準調控水滑石前體形貌，經高溫煅燒合成了超薄超小NiO/TiO2異質納米結構。
　　
　據該論文第一作者趙宇飛博士介紹，這一結構在電催化分解水產氧方面展現了優越的催化性能。精細結構表征表明，這一結構不僅具有活性面，還伴隨了鎳空位的存在，有利于和水分子的鍵合。而異質結構豐富的界面則進一步促進了電催化分解水產氧的反應進行。
　　
　同時，研究證實，該催化劑合成方法簡單、采用自然界儲量豐富的非貴金屬作為原料，所獲得的超薄超小NiO材料在電催化分解水、電容器等方面具有應用價值，也適用于制備其他金屬氧化物納米片電催化劑。
　　
　此前，該研究小組通過調控水滑石納米材料的堆疊厚度，實現了光催化還原二氧化碳。并以水滑石為載體，通過高溫氨化，實現了全分解水納米Ni3FeN電催化劑，有望實現產業化。研究人員還通過高溫還原制備了界面豐富的Ni/NiO異質納米結構，在可見光驅動CO加氫制備高級烴方面實現了突破。此外，研究人員還圍繞水滑石基納米結構轉變為氮化物、氧化物的拓撲過程，從原子層次深入揭示了催化材料結構與性能的關聯，所獲得的催化材料在光電催化方面顯示了極強的結構可調優勢，為設計高性能光電催化材料提供了思路。
　　
　相關研究工作得到了科技部國家重點基礎研究計劃、國家自然科學基金委優秀青年科學基金項目、國家自然科學基金委青年基金項目、國家萬人計劃-青年拔尖人才支持計劃、中國科學院前沿科學重大突破項目的大力支持。