我院李兴鳌教授课题组张健副教授及其研究生利用少量铁离子掺杂的羟基氧化钒空心纳米球成功实现了高效电催化全解水应用。相关研究成果以“Cation-Modulated HER and OER Activities of Hierarchical VOOH Hollow Architectures for High-Efficiency and Stable Overall Water Splitting”为题于8月23日正式发表在国际学术期刊《Small》上，并被选为封面文章（Back cover）。《Small》是Wiley出版社旗下知名学术期刊，最新影响因子为10.856。Wiley官方媒体Materialsviews还对该研究成果做了详细报道。
该工作通过简单的一步水热法构筑少量铁原子原位替代掺杂的空心纳米球多级结构，并进行了高效稳定全解水应用研究。在1 M NaOH溶液中分别实现了90 mV和195 mV过电势维持10 mA cm-2电流密度的析氢反应和吸氧反应。将该掺杂电极同时作为阳极和阴极进行全解水反应时，仅需1.53 V的电压便可实现10 mA cm-2的电流密度。新颖的多级多孔骨架结构可实现高电流密度下稳定分解水60小时。该催化体系的电催化活性和稳定性均优于商用的Pt/C-IrO2贵金属全分解水电极体系。通过密度泛函理论，得到析氧过程中不同中间态的吸附能信息，发现掺杂少量铁后的铁临近钒原子为析氧反应的活性位点，同时证明了3%掺杂样品具有相对最优的氢吸附能，理论上给出了该催化剂高效全解水的证据。该多级结构电极的优异性能可归因于（1）多级多孔空心骨架结构保证了足够多催化活性位点的暴露以及表面气体的快速脱除；（2）通过少量铁原子的替代掺杂活化了周边钒原子的催化能力，提升了整体催化性能；（3）碱性的测试环境可将高价态的钒部分溶解，增加表面的氧空位，从而进一步提升了电催化活性。
针对多级结构二维材料在光/电催化分解水领域的应用，李兴鳌教授课题组今年已相继发表了系列研究论文：Small, 2019, 15, 1904688；J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 21911-21917；ChemSusChem, 2019, 12, 2651-2659等。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201904688
Materialsviews链接：https://www.materialsviewschina.com/2019/10/40583/