近日，青島農業大學化學與藥學院王杰教授在國際頂尖期刊《Advanced Materials》（5年影響因子30.2）上發表題為“Enhancing Oxygen Evolution Electrocatalysis in Heazlewoodite: Unveiling the Critical Role of Entropy Levels and Surface Reconstruction”的研究論文，通過原位腐蝕策略構筑了具有不同熵水平的貧硫化物催化劑并揭示了熵水平與表面重構對綠氫催化的響應機制。

山東作為農業大省，以“綠氫”替代傳統化石能源制氨或將成為現代農業實現突破的有效途徑。傳統合成氨技術能耗約占全球總能耗的1%-2%，而“綠氫”憑借可再生能源電解水技術，具備零碳排放、高效靈活等優勢，能夠有效推動化肥生產的深度脫碳，為工業和信息化部2024年發布的《加快工業領域清潔低碳氫應用實施方案》中設定的2027年“綠氫”規模化目標提供有力支撐。

為了提升綠氫催化性能，團隊創新地提出了兩階段原位腐蝕策略，構建了不同熵水平的貧硫催化劑（HES/NF）。通過在腐蝕系統中引入不同數量的異金屬物種，實現了對熵水平的精確控制，隨著熵水平提高，氧析出反應（OER）性能顯著增強。研究顯示，OER性能的提升主要得益于電化學活性面積的增加及催化劑電子結構的優化，這不僅提供了更多有效活性位點，還提升了本征活性。此外，團隊揭示了在氧化電位驅動下，催化劑從HES/NF轉變為穩定的HES-MOOH/NF異質結構的三步機制，證明此轉變不僅增強了催化穩定性，同時保持高催化活性并減少了HES失活。

該研究以電解水制氫技術為關鍵支點，是團隊“綠電-綠氫-綠氨”全鏈條創新路徑的重要組成部分，對重構農業氮肥供應鏈、促進農業與能源系統的低碳協同轉型具有重要支撐作用，同時加速了青島市農業循環經濟材料工程研究中心的建設。

青島農業大學化學與藥學院畢業本科生劉航寧、在校研究生劉興行和山東非金屬材料研究所孫安邦為該論文共同第一作者；青島農業大學化學與藥學院王杰教授、玄翠娟教授以及澳大利亞皇家墨爾本大學馬天翼教授、青島科技大學吳則星教授為該論文共同通訊作者。該研究受到國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中國博士后基金等基金資助。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501186

來源：青島農業大學