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材料科学与工程学院史雪荣、徐书生老师引导研究生在能源催化领域发表高水平论文

时间:2022-11-11浏览:25来源:材料科学与工程学院编辑:摄影:

近期,材料科学与工程学院史雪荣、徐书生老师引导研究生在材料科学与工程学科领域发表多篇高水平学术论文。

与传统能源相比,氢气由于其高热值和优异的储能特性是解决能源危机的有效手段。电解水获得氢气和氧气是实现能源转换的清洁策略。该团队以多金属MOFs为前驱体,通过独特的梯度煅烧工艺获得了具有0D/2D异质结构且形态规则、分散均匀的低维纳米复合材料NiCoFe-P/C。所设计的NiCoFe-P/CKOH电解液中表现出优异的电催化活性和稳定性,包括HER87 mV@10 mA cm-2)和OER254 mV@50 mA cm-2)。通过使用NiCoFe-P/C作为电催化剂,所组装的电解槽表现出优异的全解水性能(1.55 V@10 mA cm-2)。此外,将该材料与商用活性炭组装形成的超级电容器也具有超高的能量密度(100.8 Wh kg-1@900 W kg-1)。该工作为未来0D/2D异质结构的多金属磷化合物在储能和电催化中的应用提供了新的合成思路。相关研究成果以“Trimetallic synergistic optimization of 0D NiCoFe-P QDs anchoring on 2D porous carbon for efficient electrocatalysis and high-energy supercapacitor”为题发表于《Journal of Energy Chemistry》(中科院基础版/升级版一区Top期刊,IF=13.599DOI10.1016/j.jechem.2022.07.015)。研究生刘瑞琪为第一编辑,史雪荣和徐书生为共同通讯编辑。


0D NiCoFe-P量子点锚定2D多孔碳实现高效电催化和高能量超级电容器


开发高效宽pH范围的双功能催化剂是实现工业电解水的关键。该团队设计了一系列具有相同形貌的过渡金属磷化物的双功能电解水催化剂,并揭示成分-活性间的构效关系从而实现催化剂合理设计。通过“离子交换-气相磷化”策略制备的CoMxP (M = Fe, Mn, Ni)样品,表现出优异的全pH范围HER性能,如?10值:85-104 mV(碱性溶液)、83-116 mV(酸性溶液)和73-88 mV(模拟海水溶液)。当电流密度大于75 mA cm?2时,所有制备样品的过电位都低于Pt/C。同时,所有双金属磷化物和CoP表现出良好的OER性能,?10266-302 mV,在碱性溶液中优于商用二氧化钌。其中,受益于独特的0D/2D异质结构和主客体元素之间的协同效应获得的CoFe0.05P在四种电解质中HER具有最高活性和在两种电解质中OER具有最高活性,并可以在HEROER条件下于碱性溶液中稳定工作长达45小时。相关研究成果以“DFT-assisted rational design of CoMxP/CC (M = Fe, Mn, and Ni) as efficient electrocatalyst for wide pH range hydrogen evolution and oxygen evolution” 为题发表于《Nano Research》(中科院基础版/升级版一区Top期刊,IF=10.296DOI 10.1007/s12274-022-4771-y)。研究生张祥蕊为第一编辑,史雪荣和徐书生为共同通讯编辑。


DFT辅助设计CoMxP/CC(M=Fe,MnNi)用于宽pH范围析氢析氧的高效电催化剂


史雪荣和徐书生老师自加入本校材料科学与工程学院以来,作为纳米传感与绿色能源团队的科研骨干,致力于储能材料、绿色能源材料的设计与开发。目前已在该领域发表SCI文章近40篇。近期该课题组还在相关领域高水平期刊发表了多篇学术论文,包括:Electrochimica ActaDOI:10.1016/j.electacta.2022.140884, 10.1016/j.electacta.2022.140139,二区Top期刊,IF=7.336; Journal of Alloys and CompoundsDOI: 10.1016/j.jallcom.2022.167570,二区Top期刊,IF=6.371); Dalton TransactionsDOI: 10.1039/d2dt01408d10.1039/d2dt02204d10.1039/d2dt02630a,二区期刊,IF=4.569)。

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