化石能源消耗急剧增加所产生的温室气体是造成全球气候变暖的主要原因。氢气和氧气作为可循环再生的二次能源，展现出绿色、高效的优势，具有巨大的应用前景。电解水制氢技术具有环境友好、产品纯度高和零碳排放等优势，是目前最有应用前景的能源生产方式之一。电解水的整个反应过程分为两个半反应：阳极区的析氧反应(OER)和阴极区的析氢反应(HER)。OER具有四电子的过程，因此具有较高的能量势垒，从而导致电解水效率低。通常贵金属Ru和Ir及其氧化物被用作传统的商业催化剂，但由于昂贵的价格和稀缺性，严重阻碍了其在工业电解水制氢领域的大规模应用。所以，研究设计为低成本、高效率、高稳定性的催化剂是目前该领域亟待解决的难题。

对此，团队聚焦过渡金属气凝胶电催化剂，通过简单的溶胶-凝胶法，创新性结合高温碳还原技术，构建出NiCo双金属气凝胶电催化剂。高温碳还原过程中，邻苯二甲酸中的苯环在惰性气氛下裂解成具有还原性的单质碳，把金属氧化物气凝胶还原成合金气凝胶。该气凝胶电催化剂具有较大的比表面积和丰富的传质通道。催化剂在10 mA·cm^-2的电流密度下过电位为330 mV，并且塔菲尔斜率低至69.5 mV·dec-¹，与碱性条件下的商用RuO₂相比，具有更高的OER活性。催化剂在催化过程中实现表面重构，由金属气凝胶原位的转变为层状氢氧化物(LDH)结构，防止了金属粒子的溶出，使催化剂实现了长期的稳定性。催化剂进行1500个周期的CV循环后，LSV曲线几乎没有发生偏移，性能并未发生明显衰减，长期稳定性良好。值得注意的是，整个体系没有贵金属的引入，廉价的非贵金属使得最终的催化剂具有低成本特性。并且，密度泛函理论（DFT）计算表明理论与实验相互佐证，金属气凝胶在催化电化学反应时原位生成了羟基氧化物，而羟基氧化物又优化了*OOH的吸附能。该研究设计为低成本、高效率、高稳定性的氧催化剂的合成开辟了一条实用性良好的新途径。

论文第一作者为2023级研究生郑亚磊，论文题目为“Constructing of non-precious metal based NiCobimetallic aerogel by thermal reduction of carbon species under elevated temperatures for efficient oxygen evolution reaction”。此外，南京工业大学材料科学与工程学院崔升教授、吴晓栋副教授和沈晓冬教授作为共同通讯作者支持本工作的开展。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.03.085