近日，扬州大学物理科学与技术学院副教授周敏在《Advanced Science》期刊发表了题为“Dual Polarization of Ni Sites at VOx−Ni3N Interface Boosts Ethanol Oxidation Reaction”的研究论文。该研究通过双重极化策略调节界面镍原子的局域电子结构，大幅提升其在乙醇氧化反应中的活性。
氢能是能源结构转型的重要方向，电解水制氢被认为是大规模制氢的理想途径。利用热力学上更有利的乙醇氧化反应(EOR)代替阳极水氧化反应(OER)，不仅可以提高制氢效率，还可以获得具有附加价值的副产物。
该论文通过多种原位谱学手段详细研究了电极表面EOR反应的路径和机理，发现含氧中间体OH*的动力学去质子化过程是影响反应速率的关键步骤。研究人员通过构筑一种钒氧化物修饰的氮化镍纳米结构(VOx-Ni3N)，使得界面镍原子同时呈现出面内极化和界面极化的双重极化特征。这种独特效应不仅能够优化对关键中间体的结合能，促进活性物种的形成，还降低了后续乙酸脱附过程的热力学势垒。结果表明，该电极能高效将乙醇氧化为乙酸，在1.38V(vs. RHE)下可达到50mA cm-2的电流密度。同时，基于这种材料构建的EOR耦合HER电解槽，其制氢电压比传统电解水槽压低300mV左右。这一研究表明，精确的局域电子结构设计是提升阳极氧化反应速率的有效手段，对于发展高效的电解水制氢技术具有重要意义。
周敏为第一作者，陆飞副教授、曾祥华教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和扬州市科技计划市校合作项目资助。
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