江西师范大学何纯挺教授团队：揭示硒掺杂在阴极催化剂重构中的作用

高效电催化剂的设计是推进电解水制氢工业发展的重要保障。电催化过程中，催化剂的自重构是一种复杂且有趣的物理化学现象，对于理解高效电解水催化剂的活性起源具有重要意义。尽管结构重组可能会掩盖催化剂真实结构与性能之间的构效关系，但它往往有利于形成独特的关键活性位点，尤其在引入诸如硒（Se）等功能杂原子时更为显著。硒掺杂是一种被广泛用于提升过渡金属基催化剂电解水性能的有效策略，然而其对催化剂重构过程的具体影响以及重构后的作用仍不明确。相较于电解水阳极的析氧反应（OER），阴极的析氢反应（HER）中的催化剂结构演变往往被忽视。针对这一科学问题，LMEC研究团队选择经典的活性良好且容易发生电化学重构的磷化钴（CoP）作为研究对象，通过有机分子配位策略将Se引入CoP晶格（Se-CoP）中。结合原位PXRD，原位XAS等多种原位表征技术和理论计算，系统地探究了Se在碱性HER中对CoP结构重组行为和催化活性的调控机制。

近日，来自江西师范大学的何纯挺教授团队，在国际知名期刊Angew. Chem. Int. Ed上发表题为 “Deciphering the Role of Lattice Selenium in Electrocatalytic Self-Reconstruction for Boosting Alkaline Hydrogen Evolution” 的文章。该研究论文揭示了Se掺杂对磷化钴电催化剂阴极自重构的影响，为过渡金属磷化物在碱性HER中真实活性结构的理解提供了关键证据。

碱性条件下HER电催化测试表明，所制备的Se-CoP催化剂在100 mA cm⁻²电流密度下过电位仅为79 ± 2 mV，并且能够在500 mA cm⁻2的高电流密度下稳定运行至少400小时，优于已报道的过渡金属磷化物基催化剂。

本研究在原子水平上揭示了杂原子Se对阴极催化剂自重构的调控作用，为高效HER电催化剂活性起源的理解及其理性设计提供了新的视角。

何纯挺教授简介：何纯挺（Chun-Ting HE），江西师范大学化学与材料学院教授、博士生导师，国家四青人才，氟硅能源材料与化学教育部重点实验室副主任，江西省“十四五”一流化学学科建设“能源催化化学”方向学术带头人，“分子基能源化学研究室（LMEC）”负责人。主要研究兴趣为面向可持续化学技术的分子基催化剂及其分子增强催化机制，相关成果已获授权发明专利12项，并在Nat. Energy, Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等国内外知名期刊发表论文130余篇，论文他引13000余次，H指数为53，入选2023和2024年Clarivate全球高被引科学家。

LMEC成立于2019年，依托江西师范大学化学与材料学院、氟硅能源材料与化学教育部重点实验室、国家单糖化学合成工程技术研究中心等多个平台。团队面向国家“双碳”战略，致力于能源催化化学领域前沿科学问题，以“氢能与碳转化核心催化剂”作为主攻方向，重点研究1）面向氢能及二氧化碳转化的分子基催化剂；2）低核催化剂（团簇、单原子）的限域合成及其能源催化。

团队先后承担国家级和省部级科研课题20余项，相关成果在Nature Energy、JACS、Angew. Chem. Int. Ed、Adv. Mater.等国内外知名期刊上发表论文100余篇，申请和授权发明专利15项。团队为江西师范大学重点建设团队，2022年被授予学校青年五四奖章集体。团队现有教授1人，副教授2人，讲师3人，实验师1人。