在迈向清洁能源转型的道路上，氢能因其能量密度高、使用过程零排放等优势，被视为21世纪的关键能源载体。然而，高效、低成本的氢气制备与安全、高密度的储存一直是制约氢能大规模应用的两大核心挑战。近日，我院青年教师张宁宁作为第一作者在《Applied Physics Letters》发表了题为“ Dual-functional 2D ferromagnetic material Fe2C12: Synergistic integration of hydrogen evolution reaction and hydrogen storage” 的研究工作，提出了一种具有突破性的二维铁磁材料——2D-Fe2C12，它在同一材料平台上协同实现了优异的电催化析氢反应（HER）性能与高容量储氢能力，为氢能技术的集成化发展提供了全新思路。
二维铁磁材料2D-Fe2C12 以γ-石墨炔为基底，其独特的原子结构暴露了高密度的孤立铁活性中心。在催化方面，它表现出近乎理想的氢吸附吉布斯自由能（ΔGH* = 0.07 eV），优于基准铂催化剂，且低反应能垒（0.57 eV）确保了高效动力学，其铁磁性被证实是优异活性的关键。在储氢方面，其质量密度高达5.88 wt%，超越了美国能源部2025年目标，每个晶胞可通过强Kubas作用与弱静电作用吸附8个H2分子。尤为重要的是，该材料在室温（298.15 K）和适中压力（5.8 MPa）下即可稳定工作，大幅降低了实际应用的门槛。这项研究通过原子级设计，将催化活性与储氢能力协同集成，为发展下一代紧凑、高效、低成本的集成化氢能系统提供了材料解决方案与理论依据。
二维铁磁材料2D-Fe2C12析氢和储氢一体化示意图
撰稿：张宁宁 编辑：弋媛 审核：王晓
