近日，中国科学技术大学徐铜文院士、葛晓琳特任教授课题组在阴离子交换膜水电解领域取得突破性进展，提出了一种创新的共价催化剂固定策略，通过原位交联离子聚合物网络实现非贵金属催化剂（NiFe）的均匀分散和牢固锚定，成功解决了纯水阴离子交换膜电解（AEMWE）中的关键挑战。该研究在纯水条件下实现了卓越的性能和耐久性：在1.9 V电压下达到2.55 A cm⁻²的电流密度，且在1800小时运行中仅以0.03 mV h⁻¹的衰减率保持稳定，这远超现有文献报道的纯水AEMWE系统性能。这一突破性进展不仅克服了传统催化剂-离子聚合物界面不稳定的问题，还显著改善了催化剂层的机械强度和结构稳定性，为开发高性能、低成本的绿色制氢技术提供了新思路。
合肥光源软X射线成像线站（BL07W）纳米 CT技术在该研究中发挥了关键作用，通过同步辐射X射线三维计算断层扫描，研究人员首次直观地展示了交联离子聚合物在催化剂表面的均匀分布情况，而对照组则显示出非均匀的空间分布。这种直接的微观结构可视化证实了原位交联策略成功促进了离子聚合物与催化剂的均匀结合，为理解催化剂-离子聚合物界面特性提供了关键证据。X-ray 3D CT技术不仅验证了催化剂分散的均匀性，还揭示了离子聚合物网络如何优化反应物传输路径，为催化剂层的设计和优化提供了关键的微观视角。
图1 NiFe催化剂辐射X射线三维纳米成像结果
相关工作以“Covalent catalyst immobilization in crosslinked ionomers for durable pure water anion exchange membrane electrolysis”为题，发表在Nature Communications上。
全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65254-5
