广东
近日，河南大学化学与分子科学学院王新海教授团队在Ni-Mn双原子位点催化剂高效降解高电离能污染物和电解海水制氢研究方面取得新进展，研究成果以“Theory-guided Design of Surface-Enhanced Ni-Mn Diatomic Site Catalysts for Efficient Seawater Electrolysis via the Degradation of High Ionization Potential Organic Pollutants”为题发表在国际权威期刊Angew. Chem. Int. Ed.上（影响因子：16.1）。
随着工业化进程的加速，海洋环境正面临严峻挑战。高电离能有机污染物因其化学稳定性高、降解难度大成为治理的重点难题，这些污染物不仅威胁海洋生态系统，还通过食物链影响人类健康，传统的污染治理方法往往依赖高能耗或贵金属催化剂，高昂的成本限制了其规模化应用；绿氢海水制备技术由于其清洁和可持续特点备受关注。
王新海团队开发了一种通过将Ni和Mn两种金属原子嵌入氧掺杂的硼氮框架中(Ni-Mn@OBN)，成功实现了高效降解高电离能污染物和海水电解制氢的双重功能。结果表明，Ni-Mn@OBN能显著吸附并降解海水中高电离能有机污染物，尤其对于难以处理的硝基化合物和苯系污染物。在模拟太阳光照射下，Ni-Mn@OBN制氢性能远超商业铂催化剂，仅需43.8 mV的超低过电位即可实现500 mA cm-2的工业级电流密度，意味着其能在更低的能耗下实现更高的氢能产出效率。本研究创新性发现，高电离能污染物不仅能被高效降解，还能在降解过程中释放电子，进一步促进氢能的生成。这种“协同效应”使得污染物降解与氢能生产形成了良性循环：污染物的降解为制氢提供了额外的驱动力，高效制氢过程又加速了污染物的降解。通过理论计算和实验验证，揭示了海水中电解质对催化剂性能的影响，这些离子增强了催化剂表面的电荷极化效应，进一步提高了污染物的吸附效率和制氢速率。Ni-Mn@OBN催化剂在模拟海水中表现出优异的催化性能，经过1200小时的连续运行，其性能几乎未下降。更重要的是，其制氢效率和污染物降解能力在多种复杂条件下均表现出色，为实际应用提供了有力技术支撑，具有巨大工业应用潜力。
河南大学为该研究成果第一完成单位，化学与分子科学学院2023级硕士研究生胡旭东为论文第一作者，王新海为通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202505094
王新海，博士/教授，博士生导师，长期致力于生态环境领域新材料、新工艺、新装备的研发工作，以第一作者/通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Chemical Engineering Journal等国内外学术期刊上发表论文50余篇；主持河南省重大科技专项、上海市高端智能装备首台突破与示范应用专项等项目10项；研究成果被应用于龙子湖、衡水湖国家自然保护区、北京大兴国际机场临空水系等水生态保护工程项目中。
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