近日，理学院“功能纳米农业应用创新”学科培育创新团队在能源转化与存储领域取得研究进展，该团队成功设计了一种多功能S-NiMnSe/NF电极材料，兼具高效电催化水分解及优异超级电容器储能性能，相关研究成果以《Interface Electronic Coupling-Migration and Morphology Control in NiMnSe Heterostructure: Synergistic Sulfur Doping and Vacancy Engineering for Efficient Water Splitting and Supercapacitors》（NiMnSe异质结构中的界面电子耦合迁移与形貌调控：硫掺杂与空位工程协同实现高效水分解及超级电容器应用）为题，发表于化学工程领域国际期刊《Fuel》（中科院2区，IF=7.5）。此研究为探索多功能高效催化性能和优异储能特性的一体化电极材料提供了新的思路。
随着全球能源短缺与环境问题的日益严峻，开发高效率的能量转换与存储器件至关重要。本研究聚焦于过渡金属硒化物（TMSes）在实际应用中面临的活性位点受限和本征导电性不足等挑战，提出了一种“硫掺杂诱导硒空位”以优化TMSes电子结构的协同调节策略，在泡沫镍（NF）三维基底上成功原位构建了致密“类鹅卵石状”的硫掺杂 NiSe2/MnSe 异质结材料（S-NiMnSe/NF），S的引入不仅促进双金属硒化物异质结界面重构，同时能够自发诱导产生了大量的硒空位，有效调节了局域电子排布和活性中心的电子云密度。得益于这种协同界面效应和高密度的催化位点，S-NiMnSe/NF 电极在碱性介质中展现出卓越的三功能电化学特性。在电催化水分解应用中，该催化剂在 10 mA cm-2的电流密度下，析氧（OER）和析氢（HER）过电位可分别低至 224 mV 和 113 mV ；组装的对称全解水装置在10 mA cm-2下仅需 1.59 V 的极低电池电压即可驱动水分解产生氢气和氧气，其法拉第效率接近100%。在超级电容器应用中，该材料同样表现出优异的储能特性，在 3.76 mW cm-2 的功率密度下实现了 0.55 mWh cm-2 的高能量密度，且经过 5000 次充放电循环后仍保持 91.8% 的初始电容，展现出极高的循环寿命和实际应用潜力。这项工作为突破多功能廉价高效电化学能源体系电极材料开发提供了新策略 。
四川农业大学应用化学专业2022级本科生付饶为该论文的共同第一作者（已经保研至中国科学技术大学），鲁志伟副教授和张岚老师为本文的共同通讯作者。水利水电学院青年教师闫明磊博士为该论文的发表提供了帮助。该研究得到四川省自然科学基金、国家级大学生创新创业训练计划项目、广东省燃料电池技术重点实验室开放基金以及四川农业大学学科双支计划的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.139288
