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材料學院魯效慶教授團隊在能源轉化與存儲方面取得系列進展
發佈時間:2021-07-11 13:52:22點擊數:字號:
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審核人 新聞中心總編室

【順豐集運地址】近日,材料科學與工程學院院魯效慶教授團隊在能源轉化與能量存儲領域取得系列進展,相繼在Applied Catalysis B: Environmental、Materials Today Physics、Small等國際知名學術期刊發表學術論文6篇。該系列成果得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金和中央高校基本科研基金資助。

能源轉化和能量存儲是解決能源和環境問題的關鍵技術。在新能源開發過程中,其性能極大地依賴於電極材料結構、表面化學特性和組成等。鑑於此,團隊從材料的設計、合成出發,通過材料的價態結構、表面重構、配位環境、插層結構等策略,調控電極材料電子結構,揭示材料微觀結構與電化學性能之間的關係,為小分子電催化轉化、電化學儲能材料的設計與合成提供了實驗和理論依據。

題為《優選Co2 +和Ni3+的價態同時逆向調控,用於增強全解水催化》(Contemporaneous inverse manipulation of the valence configuration to preferred Co2+and Ni3+for enhanced overall water electrocatalysis)的研究論文發表在Applied Catalysis B: Environmental雜誌上(Appl. Catal. B Environ., 2021, 284, 119725)。該工作以原位生長於泡沫鎳的Ni、Co、Fe三元類普魯士藍超級結構作為模板,通過燒結以及Ar/H2氛圍下的高温熱處理實現了Co3+→Co2+、Ni2+→ Ni3+的優勢價態調控,並有效提高了催化劑的OER性能。DFT計算表明,NiIIICoIIFe-O@NF可以通過平衡析氫過程中的OH-的吸脱附過程,優化H*的吸附動力學;促進析氧過程中*OOH的形成進而優化OER反應路徑。該論文第一作者為王兆傑副教授,通訊作者為魯效慶教授。Applied Catalysis B: Environmental屬於化學類一區TOP期刊,影響因子為19.503。鈷基電催化劑的價態組成影響鹼性電解水性能的進一步研究以論文《磷酸鋅鈷表面富Co2+或Co3+(氧)氫氧化物表面重建的簡易調控用於鹼中大電流密度析氫》(Facile control of surface reconstruction with Co2+or Co3+-rich (oxy)hydroxide surface on ZnCo phosphate for large-current-density hydrogen evolution in alkali)發表在SCI一區TOP期刊Materials Today Physics雜誌上(Mater. Today Phys., 2021, 20, 100448),影響因子為9.298,作者為2019級碩士生劉歡歡,通訊作者為王兆傑副教授和魯效慶教授。

題為《N, S共配位能提升單原子催化劑還原二氧化碳性能嗎? Fe-N2S2卟啉挑戰Fe-N4卟啉》(Can N, S Cocoordination Promote Single Atom Catalyst Performance in CO2RR? Fe-N2S2Porphyrin versus Fe-N4Porphyrin)的研究論文發表在Small雜誌(10.1002/smll.202100949)。該工作以Fe-N4卟啉為例,探究了在氮配位中引入對位硫原子進行活性位點的電子結構調控作用。在氮配位中引入硫原子可以暴露出鐵的dz2軌道,因而利於電催化CO2還原過程中反應中間體的質子化過程。Fe-N4卟啉有利於催化CO2還原產生甲酸,限制電位為-0.70V。Fe-N2S2卟啉傾向於催化CO2還原產生甲酸和甲醇,限制電位分別為-0.38 V和-0.40 V,超越了目前大多數的Cu基催化劑和單原子催化劑。該工作證明,相比於傳統的氮配位,氮硫共配位可為單原子位點提供更優異的催化環境,在電催化CO2中表現出更優異的性能。該論文第一作者為2020級博士生曹守福,通訊作者為魏淑賢副教授和魯效慶教授。Small屬於SCI一區TOP期刊,影響因子為13.281。

題為《由CoS2改性碳布組裝而成的夾層正極用於高性能鋰硫電池》(Sandwiched Cathodes Assembled from CoS2-Modified Carbon Clothes for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries)的研究論文發表在Advanced Science雜誌上(Adv. Sci. 2021, 2101019)。該工作制備了一種覆蓋CoS2納米顆粒的碳布(CC-CoS2),它既可以作為三維(3D)集流體,又起到阻擋可溶性多硫化鋰遷移的物理化學屏障的作用。電化學性能結果顯示,硫負載量為1.2mg·cm-2的Al@S/AB@CC-CoS2電池具有較高倍率性能(4 C時,容量約為823 mAh·g-1)和容量保持率,其優異的電化學性能歸因於具有活性催化成分的夾層結構。該論文第一作者為合肥工業大學許俊教授,魯效慶教授為通訊作者。Advanced Science屬於SCI一區TOP期刊,影響因子為16.806。

魯效慶教授團隊(//nees.sci.upc.edu.cn)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氣體吸附/分離材料設計、電催化劑的設計合成、電化學儲能器件等方面的研究工作,授權國家發明專利20餘項,發表SCI學術論文100餘篇,培養的研究生獲得山東省研究生科技創新成果獎、山東省優秀碩士學位論文、中國石油大學優秀碩士學位論文、中國石油大學“學術十傑”提名以及研究生國家獎學金等多項榮譽稱號。

相關鏈接:

//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320311425

//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529321001097

//www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202100949

//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202101019

【 作者:王兆傑 來自:材料科學與工程學院  責任編輯:馬曉明 審核:新聞中心總編室】

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