北京时间2025年2月28日，重庆大学物理学院周小元教授、甘立勇教授与德国于利希研究中心、西班牙光子科学研究所的夏路博士等合作，在国际顶级期刊Nature Materials上发表题为“Operando-informed precatalyst programming towards reliable high-current-density electrolysis”的研究论文。该研究通过动态原位监测与理论计算相结合，提出了一种精准激活预催化剂的策略，显著提升了电催化剂在高电流密度下的稳定性和耐久性。重庆大学物理学院为主要完成单位、通讯单位。
电催化剂在工业电解、绿色氢能生产等关键领域发挥着重要作用。然而，传统电催化剂在高电流密度下常常面临结构和组成变化的挑战，导致其性能不稳定且难以预测。尤其是在工业应用中，催化剂的活化过程往往具有随机性和不可控性，严重影响其长期稳定性。
为解决这一难题，作者团队提出了一种基于Operando监测的精准激活策略。通过动态原位X射线光谱和理论建模，团队成功跟踪并指导了催化剂的重建过程，实现了对催化剂氧化状态的精准调控。研究发现，传统的循环伏安（CV）激活会导致铁（Fe）的不可控氧化，而采用恒电位（CP）激活则能有效避免这一问题，显著提升催化剂的稳定性和耐久性。
图1:理论预测各种预催化剂的氧化性质。
论文链接：Nat. Mater. (2025). https://doi.org/10.1038/s41563-025-02128-7 该工作得到国家自然科学基金、理论物理专款、中央高校基金等项目的大力支持。
