近日，我校生态环境工程技术研发中心李威特聘教授课题组联合广东工业大学马金星教授、哈尔滨工业大学邢德峰教授在自然子刊《Nature Communications》上发表了题为“Strain-induced faceting of Ti₄O₇ for active chlorine electrosynthesis”的研究论文。该成果以东莞理工学院为第一署名单位，生态环境工程技术研发中心2023届硕士研究生何宽畅为第一作者，李威特聘教授、广东工业大学马金星教授、哈尔滨工业大学邢德峰教授为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、广东省普通科研平台和科研项目的资助。

活性氯原位合成常用于绿色消毒、氯基化学品合成等领域，传统贵金属析氯阳极由于成本较高、资源依赖性强，限制了其大规模应用。非贵金属亚氧化钛（Ti₄O₇）导电性好、耐腐蚀、析氧电位较高，是潜在的贵金属替代材料，但其天然 (1 −2 0) 晶面对Cl⁻吸附活化能力弱，易发生副反应，同时其低对称性晶体结构，难以精准调控形成有利于析氯反应的高活性晶面，成为制约其性能提升的关键瓶颈。

针对此现状，本研究提出“3D打印结构构筑—电场诱导—应变能可控储放”的协同策略。研究识别了3D网格结构、电场作用、应变能释放与晶面取向演变之间的关联关系，分析了Ti₄O₇表面由 (1 −2 0) 晶面向高活性 (0 2 −2) 晶面的定向重构的内在机制。揭示了晶面重构引起的表面活性位点迁移和电子结构优化机制，阐明了高活性晶面对Cl⁻吸附活化选择性提升及副反应抑制的促进作用。实际验证中表现出接近贵金属析氯阳极的活性氯生成速率（0.19 vs. 0.20 mg·min⁻¹·cm⁻²）。流动式反应器中，在单次通过模式、停留时间仅为2.9‒8.9秒时，活性氯生成速率达0.33‒0.35 mg·min⁻¹·cm⁻²（贵金属析氯阳极仅为0.05 mg·min⁻¹·cm⁻²），可用于船舶压舱水快速消毒等场景。该成果为非贵金属析氯电极替代贵金属析氯电极、低对称性材料晶面定向调控奠定了重要科学基础，提供了技术新范式。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75687-1

图文来源：李威

一审：宋秋芳

二审：袁立竹

三审：刘倩