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  • 材料學院謝水奮課題組在權威期刊《ACS Catalysis》和《Small》上發表“綠氫”催化劑研究成果

    作者:楊振銘      單位:材料科學與工程學院 發布時間:2022-04-21

    圍繞我國“碳達峰、碳中和”發展目標,發展電解水制備“綠氫”技術,其基礎科學問題是高活性、高穩定性的電極催化材料的研發。近日,火狐体育材料科學與工程學院謝水奮教授團隊在綠氫催化材料領域取得重要研究進展,相繼在國際權威期刊《ACSCatalysis》和《Small》發表高水平研究成果。

    4月19日,該團隊的研究成果以“Two-dimensionally Assembled Pd-Pt-Ir Super-Nanosheets with Subnanometer Interlayer Spacings toward High-efficiency and Durable Water Splitting”為題發表在《ACS Catalysis》上。該工作報道了一種通用性極強的模板導向合成法,制備出具有雙催化活性位點和豐富亞納米層間距的介晶Pd-Pt-Ir三元超級組裝納米片,實現了高效、穩定的堿性電解水制氫。借助多層超級結構的半限域效應和固有的雙催化活性位,制備的Pd44Pt30Ir26超級納米片在陽極氫析出和陰極氧析出反應中均表現出顯著優于商業化催化劑的活性和穩定性。將該催化劑應用于陰離子交換膜電極,可在500 mA的大電流下持續催化電解水達40小時以上,實現了極其高效和穩定的氫氣產出,展現出突出的實際應用前景。該工作在謝水奮教授(通訊作者)指導下,由火狐体育博士生呂梓禧(第一作者)、碩士生廖新艷(共一)等學生共同參與完成。

    4月14日,《Small》期刊發表了團隊題為“EquilibratedPtIr/IrOxAtomic Heterojunctions onUltrafine1DNanowiresEnableSuperior Dual-Electrocatalysis for Overall Water Splitting”的研究論文。該工作通過簡單一步法制備了直徑僅約為2 nm的PtIr/IrOx復合納米線(NWs),借助原位氧化過程在超細納米線表面形成豐富的Pt/IrOx原子異質結(AHJs),實現了高效雙功能電催化全解水。理論計算結果表明,原子級耦合的Pt-IrOx雙位點有利于促進水的解離,能夠削弱Pt位點上H*的吸附強度,并反向調節OH*在橋式Ir–Ir位點上的吸附和氧化。通過精準調控Pt/IrOxAHJs的比例,分別優化了陽極HER和陰極OER反應動力學。基于最佳性能的PtIr/IrOxNWs催化劑組成的電極對僅在1.52 V的電池電壓下就能夠實現持續產氫。該工作在謝水奮教授(通訊作者)指導下,由火狐体育博士生黃虹浦(第一作者)和付露紅博士(共一)等人員共同參與完成。中科院深圳先進技術研究院張雪博士負責了兩篇論文中的理論計算工作。

    據了解,《ACS Catalysis》是美國化學會催化領域的旗艦期刊,為國際公認的化學頂級雜志之一,目前影響因子為13.084。Small是Wiley出版社旗下的納米材料領域旗艦期刊,當前影響因子13.281。兩者均為中科院一區TOP期刊。上述研究工作得到國家自然科學基金、福建省自然科學基金和華僑大學科研基金的經費支持。

    論文鏈接:http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00859

    http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201333