近期，中国科学技术大学国家同步辐射实验室刘庆华副研究员、潘志云副研究员和姚涛教授组成的研究小组在韦世强教授的带领下，利用同步辐射X射线吸收谱学(XAFS)技术在研究电催化水氧化CoOOH二维功能材料的形貌结构和性能调控中取得重要进展，在化学学科顶级期刊《德国应用化学》上发表研究论文（Angew. Chem. Int. Ed. 54, 8722 (2015)），阐述了他们的研究成果。
随着全球经济和技术的快速发展，传统的石油和化石能源的过度消耗引起了严重的环境污染和能源短缺等世界性问题，开发新型能源技术已成为当前人类发展所面临的重要目标。通过光或电催化水分解获得清洁的氢能是解决上述问题的有效途径之一，亟需高效、稳定和廉价的水分解催化剂材料。过渡金属氧化物半导体材料具有地球储量丰富和化学性能稳定的突出优点，被认为是用作水分解催化剂最有前途的材料。但是由于其高的水分解过电势和低的单位质量活性，限制了其在光电催化水分解领域的应用前景。该研究组以过渡金属羟基氧化物
CoOOH为模型材料，采用“原子尺度相转换”的方法获得了一种CoOOH二维超薄纳米片材料，将其电催化水氧化产氧反应的过电势降低到10 mA/cm2电流密度下的300 mV左右，催化产氧单位质量活性高达66.6A/g，为目前已见报道的产氧催化剂单位质量活性最高值。并利用同步辐射XAFS等技术揭示了这一高活性的内在机制，发现纳米片表面存在的Co-O悬空键改变了Co-3d电子结构和分布，降低了材料的活化能，从而显著提高了纳米片材料催化水氧化的活性。审稿人对本研究给予高度评价：“该CoOOH纳米片材料的电催化水氧化性能非常突出，并给出了结构与性能相互关联的强有力的实验证据，研究结果对于调控过渡金属氧化物材料的水氧化催化性能有着非常重要的意义”。
这个研究工作丰富了人们在二维半导体水氧化催化材料的形貌、结构和性能之间的相互联系的认识，为进一步调控过渡金属氧化物半导体催化剂的电催化水分解性能提供了新思路。该项研究得到国家自然科学基金重点项目、创新研究群体项目和科技部“973”项目等基金的资助。
