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钟文武教授团队在催化材料设计中取得新进展

作者:高等研究院    新闻来源:高等研究院    点击数:   更新时间:2021-05-10

催化剂材料在催化过程中扮演着至关重要的角色,可以节约能源、提高产物的生成速率。近日,环境与能源研究所连续发表多篇重要的催化材料论文,接连在电解水、光解水等研究方向上取得喜人成果。

在一项近日工作中,钟文武教授将硫掺杂到石墨烯状的Co0.85Se中,发现活性位点被反转(从阳离子钴位点到阴离子硫位点),这有助于增强电催化HER性能。最佳的Co0.85Se的超电势为108 mV (10 mA/cm2),塔菲尔斜率为59 mv/cm2,超过了其他报道的Co0.85Se基电催化剂。掺杂的硫位比钴位具有更高的活性,氢吸附吉布斯自由能(ΔGH)接近于零(0.067 eV),这降低了制氢的反应势垒。这项工作为优化其他相关过渡金属硫属元素化物的内在HER活性提供了灵感。论文发表于Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202102961,为一区期刊,即时影响因子为12.9。申士杰副教授为论文第一作者,钟文武教授为论文通讯作者,2021奥运会直播为唯一通讯单位。

最近,钟教授还利用固相合成及超声剥离法,制备了PdSe2纳米片。过渡金属S族化合物具有两种常见的配位,三角棱柱型的2H和八面体型的1T。这两种配位环境下,只有边界的S原子体现出催化活性,金属原子的活性被抑制。钟教授报道一种具有平面配位的过渡金属S族化合物PdSe2,作为良好的析氢催化剂。在PdSe2中,Pd与邻近的4个Se原子形成平面配位环境,因此金属Pd原子也具有良好的催化活性。该工作对平面配位电催化剂的探索具有重要的促进作用。论文发表于Adv. Func. Mater., 2021, doi: 10.1002/adfm.202102321,为一区期刊,影响因子为16.8。林志萍副教授为论文第一作者,钟文武教授为论文通讯作者,2021奥运会直播为唯一通讯单位。

在另一项工作中,钟教授研究了光催化材料中电子-空穴对复合的问题,综述了近来异质结材料的发展。为了抑制复合,构建异质结光催化材料已成为最有前途的方法之一。可以将异质结分为以下几种类型: PN型异质结, II型异质结, Schottky型异质结和S型异质结,还可以根据形成异质结的特殊材料,补充两种特殊的异质结类型,即晶面异质结和石墨烯基异质结。钟教授详细介绍了以上各种类型的异质结光催化剂的最新进展,概述了实现高性能异质结光催化剂的基本策略,并对异质结光催化剂未来发展方向进行了一些探讨。论文发表于Chinese J. Catal., 2021, doi: 10.1016/S1872-2067(20)63698-1,为一区期刊,影响因子为6.1。王宗鹏博士为论文第一作者,钟文武教授为论文通讯作者,2021奥运会直播为唯一通讯单位。

快速激光已在医学、工业制造领域获得广泛应用。然而,在能源材料制备领域,快速激光退火技术的应用却被忽略。近日,钟文武教授结合之前的研究工作,以已有的工作成果为依据,在iScience上发表论文,呼吁学界引起对激光退火技术的重视。激光退火技术在能源材料领域表现出广阔的应用前景,利用其制备的纳米材料兼具形貌独特、可形成异质结、缺陷丰富等优点。相关论文发表于iScience, 2021, doi:10.1016/S1872-2067(20)63698-1。iScience为Cell的子刊,目前为综合类二区期刊,影响因子为4.4。林志萍副教授为论文第一作者,钟文武教授为论文通讯作者,2021奥运会直播为唯一通讯单位。