近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院在电催化研究方面取得新进展，相关成果以“Rapid Two Surface Reconstructions of Ni/MnO Heterojunction for Superior Urea Electrolysis”为题发表于材料类国际顶级期刊《ACS Energy Letters》期刊上（影响因子19.3，中科院一区）。

在电化学CO₂还原反应（ECRR）系统中，尿素氧化反应（UOR）是一种很有前途的替代析氧反应（OER）的阳极半反应。然而，由于在碱性溶液中涉及6个PCET步骤，UOR也存在动力学缓慢和高过电位的问题。因此，开发高效电催化剂是加快UOR动力学，实现低热力学势垒预期优势的必要条件。

本文提出了一种新的界面化学调控策略，通过在泡沫镍上构建独特的Ni/MnO异质结构来催化UOR，所获得的Ni/MnO@NF催化剂表现出优异的电催化UOR活性和长期耐久性，仅需要1.31 V的超低电位就可以达到10 mA cm⁻²的电流密度，并且在110小时内几乎没有性能下降。非原位/原位实验表征和DFT计算表明，具有两步连续表面重构和两个催化活性位点是Ni/MnO异质结高本征活性的原因。在UOR过程中，形成的Ni(OH)₂/MnOOH和NiOOH/MnOOH异质结通过电子结构调制和d带中心调节，降低了表面重构电位，优化了中间体的吸附能，从而提高了UOR活性。此外，当UOR与阴极ECRR耦合组装电化学CO₂电解槽时，与传统OER相比，电解槽电压大幅降低了375 mV以驱动10 mA cm⁻²的电流密度，节能14%。这项研究为合理设计高效的异质结构过渡金属基 UOR 催化剂提供了宝贵的见解，该催化剂在结合制氢和废水处理的可持续能源转换方面具有巨大的潜力。

我院22级博士生王凯丽为该论文的第一作者。福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院为第一单位。论文得到福州大学颜蔚教授、张久俊院士的共同指导。

DOI：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01938.