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Applied Catalysis B: Environmental刊發魯效慶團隊高效雙功能電解水催化材料最新研究成果
發佈時間:2019-07-25 15:37:47點擊數:字號:
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審核人 蔣大森

【sf集運】近日,我校材料科學與工程學院碩士研究生郭鵬的科研成果《鈷鐵氧化物價態結構調控及其高效電解水應用》(Initiating an efficient electrocatalyst for water splitting via valence configuration of Cobalt-Iron oxide)發表在國際材料領域權威期刊《應用催化B:環境》(Applied Catalysis B: Environmental)上。郭鵬為第一作者,王兆傑副教授與魯效慶教授為共同通訊作者,中國石油大學(華東)為唯一署名單位。

電催化分解水析氫(HER)和析氧(OER)可實現能源的高效存儲與轉換,在工業化制氫、燃料電池、金屬-空氣電池等研究領域備受關注。雖然傳統貴金屬基電催化劑具有優異的催化性能,但高昂的價格限制了其廣泛應用。近年來,研究者致力於開發低成本同時兼具高效HER和OER催化性能的雙功能電催化劑。由於富含3d電子的過渡金屬元素,具有易調控的化學組份、獨特的電子結構、豐富的氧化還原態等特點,所以是目前廉價且高效的非貴過渡金屬電催化劑研究的熱點。鑑於金屬活性中心不同的氧化態會呈現不同的催化活性,因此如何實現同一化學環境中金屬活性中心具有多重氧化態,並通過控制不同價態比例連續調變以獲得最優電催化性能的雙功能催化劑是項目研究的難點。

針對以上難題,魯效慶團隊利用鈷鐵普魯士藍類似物作為模板,藉助溶劑熱方法進行化學處理,通過改變反應體系的化學組成、處理温度等實現了鈷鐵氧化物納米立方體中鈷元素不同氧化態組成比例的連續調變。結果發現隨着低氧化態鈷(CoII)的含量增加,鈷鐵氧化物的OER和HER性能均不斷提升。藉助密度泛函理論計算發現,富含CoII的鈷鐵氧化物可以有效促進水的分解過程,通過優化反應路徑、調節反應中間體的吸附,實現了電催化活性大幅提升。該研究為非貴金屬電催化劑的電子結構調控提供了新的策略,同時也為電活性中心價態結構的進一步優化提供了實驗和理論依據。

審稿專家對該研究成果給予高度評價,認為該成果開發了一種簡易的金屬活性中心氧化態連續調變方法,為該領域科研工作者開發新型高效催化劑提供了理論依據和技術指導,在電催化劑精細結構調控方面將會引起廣泛關注。

Applied Catalysis B: Environmental是Elsevier旗下的權威國際期刊,在催化領域具有很高的影響力,對研究內容的創新性、前沿性要求非常嚴格,最新影響因子為14.229。

魯效慶團隊長期從事新能源與環境相關領域的應用基礎研究,近年來在國家自然科學基金、山東省自然科學基金等資助下開展了電催化劑設計合成、氣體吸附/分離材料設計、電化學儲能器件等方面的研究工作,相關研究成果先後發表在J. Mater. Chem. A, ACS Catal., ACS Appl. Mater. Interfaces,J. CO2Util.,Nanoscale等國內外著名期刊上。

全文鏈接://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337319307143?via%3Dihub

【 作者:王兆傑 劉玉麗 殷述廣 單寶來 來自:材料科學與工程學院 科技處  責任編輯:姜洪明 審核:蔣大森】

【sf集運】

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