近日，河南大學化學與分子科學學院王新海教授團隊在Ni-Mn雙原子位點催化劑高效降解高電離能污染物和電解海水制氫研究方面取得新進展，研究成果以“Theory-guided Design of Surface-Enhanced Ni-Mn Diatomic Site Catalysts for Efficient Seawater Electrolysis via the Degradation of High Ionization Potential Organic Pollutants”為題發表在國際權威期刊Angew. Chem. Int. Ed.上（影響因子：16.1）。

隨著工業化進程的加速，海洋環境正面臨嚴峻挑戰。高電離能有機污染物因其化學穩定性高、降解難度大成為治理的重點難題，這些污染物不僅威脅海洋生態系統，還通過食物鏈影響人類健康，傳統的污染治理方法往往依賴高能耗或貴金屬催化劑，高昂的成本限制了其規模化應用；綠氫海水制備技術由于其清潔和可持續特點備受關注。

王新海團隊開發了一種通過將Ni和Mn兩種金屬原子嵌入氧摻雜的硼氮框架中(Ni-Mn@OBN)，成功實現了高效降解高電離能污染物和海水電解制氫的雙重功能。結果表明，Ni-Mn@OBN能顯著吸附并降解海水中高電離能有機污染物，尤其對于難以處理的硝基化合物和苯系污染物。在模擬太陽光照射下，Ni-Mn@OBN制氫性能遠超商業鉑催化劑，僅需43.8 mV的超低過電位即可實現500 mA cm-2的工業級電流密度，意味著其能在更低的能耗下實現更高的氫能產出效率。本研究創新性發現，高電離能污染物不僅能被高效降解，還能在降解過程中釋放電子，進一步促進氫能的生成。這種“協同效應”使得污染物降解與氫能生產形成了良性循環：污染物的降解為制氫提供了額外的驅動力，高效制氫過程又加速了污染物的降解。通過理論計算和實驗驗證，揭示了海水中電解質對催化劑性能的影響，這些離子增強了催化劑表面的電荷極化效應，進一步提高了污染物的吸附效率和制氫速率。Ni-Mn@OBN催化劑在模擬海水中表現出優異的催化性能，經過1200小時的連續運行，其性能幾乎未下降。更重要的是，其制氫效率和污染物降解能力在多種復雜條件下均表現出色，為實際應用提供了有力技術支撐，具有巨大工業應用潛力。

河南大學為該研究成果第一完成單位，化學與分子科學學院2023級碩士研究生胡旭東為論文第一作者，王新海為通訊作者。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/anie.202505094

王新海，博士/教授，博士生導師，長期致力于生態環境領域新材料、新工藝、新裝備的研發工作，以第一作者/通訊作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Chemical Engineering Journal等國內外學術期刊上發表論文50余篇；主持河南省重大科技專項、上海市高端智能裝備首臺突破與示范應用專項等項目10項；研究成果被應用于龍子湖、衡水湖國家自然保護區、北京大興國際機場臨空水系等水生態保護工程項目中。