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我校王美玲團(tuán)隊在《Angewandte Chemie International Edition》與《Energy & Environmental Science》發(fā)表電催化領(lǐng)域最新研究成果
我校材料科學(xué)與工程學(xué)院王美玲副教授(博導(dǎo))在電催化領(lǐng)域取得突破,針對Pt-N-C單原子因單一活性位中間體競爭吸附導(dǎo)致堿性HER活性低的問題,通過對其外部環(huán)境與本征結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控,強(qiáng)化了催化劑堿性析氫性能,相關(guān)成果相繼在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Angewandte Chemie International Edition》以及《Energy & Environmental Science》發(fā)表題為“Co Nanoparticle: An Efficient H-pump for Pt Single Atoms Towards Enhanced Hydrogen Spillover” 與“Precision N-Species engineering in Pt–N4 via Ring-Reconstruction towards Efficient Alkaline Water Electrolysis”的研究論文。leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站為第一通訊單位。
團(tuán)隊提出在Pt單原子周圍引入Co位點(diǎn),通過調(diào)控Co納米尺度調(diào)控外部供H,優(yōu)化Pt原子局部酸性微環(huán)境的思路。以ZIF-8@ZIF-67為前驅(qū)體,通過熱解調(diào)控Co尺寸調(diào)控OH吸附能力,并通過N配位限域錨定Pt原子制得對應(yīng)催化劑;結(jié)合理論計算探明了不同納米尺度Co的供H能力。研究表明與Co團(tuán)簇相比,Co納米顆粒由于較強(qiáng)的供H能力,可以顯著提高堿性HER性能。本研究表明通過調(diào)控OH吸附位的納米尺度可以優(yōu)化活性位局部酸性微環(huán)境。論文通訊第一署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站材料科學(xué)與工程學(xué)院,王美玲副教授為通訊作者,2021級碩士生徐熠岢為論文第一作者(DOI: 10.1002/anie.202502227)
團(tuán)隊進(jìn)一步提出通過調(diào)控吡咯N/吡啶N比例優(yōu)化Pt原子本征電子結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)本征富H能力,優(yōu)化原子局部酸性微環(huán)境的思路。在上述研究基礎(chǔ)上,調(diào)控ZIF-8@ZIF-67的熱解氣氛,借助Co顆粒催化氫化反應(yīng),誘導(dǎo)碳環(huán)重構(gòu)即吡啶N向吡咯N轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)吡咯N/吡啶N原子比約1/1(N[5]/N[6]=1/1)設(shè)計,并通過N配位限域錨定Pt原子研究表明催化劑槽電壓僅為1.82 V@1 A cm-2并可穩(wěn)定運(yùn)行400 h@1 A cm-2。本部分通過調(diào)控Pt–N–C催化劑中吡咯N/吡啶N比例至1/1,實(shí)現(xiàn)了催化劑HER活性與穩(wěn)定性的協(xié)同提升。論文通訊第一署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站材料科學(xué)與工程學(xué)院,王美玲副教授為通訊作者,2022級碩士生劉振宇為論文第一作者(DOI: 10.1039/d5ee01449b)。這些工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、山西省科技創(chuàng)新人才青年團(tuán)隊項目以及中央引導(dǎo)地方發(fā)展基金等項目的支持。
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