我校化学化工学院王勤教授课题组在国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》上发表研究论文-内蒙古大学新闻网
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我校化学化工学院王勤教授课题组在国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》上发表研究论文2018-08-09    文字:化学化工学院 王勤

 

近日,我校化学化工学院王勤教授课题组与中国科学院化学研究所何峰助理研究员、吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室黄科科教授、苏州大学材料与化学化工学部李耀文教授合作,在国际顶级学术期刊《Advanced Energy Materials》发表有关尖晶石表面氧缺陷调控的研究论文“A Facile Strategy to Construct Amorphous Spinel-based Electrocatalysts with Massive Oxygen Vacancies Using Ionic Liquid-Dopant”(原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.201800980)。内蒙古大学是该论文第一作者单位和第一通讯作者单位,我校2016级硕士研究生孙静是该论文的第一作者,王勤教授为第一通讯作者,何峰助理研究员为共同通讯作者。

《Advanced Energy Materials》是材料、能源、环境等领域的国际顶级期刊,2018年影响因子为21.875,在化学、物理、能源、材料等多个学科领域中均位于TOP一区。 

随着化石燃料的日益枯竭,全球性环境问题变得愈发严峻,人们急需开发一种新型环境友好且可再生的能量载体。绿色、可持续的氢能被认为是一种理想的化石能源替代品,而电解水提供了一种大规模制取高纯氢的好方法。受限于四电子传输的缓慢动力学,阳极的水氧化半反应目前仍是电解水的瓶颈,需要高效的催化剂来加速该类反应的动力学,从而达到在极小的过电位下获得高催化电流密度。目前RuO2等金属氧化物表现出最高的水氧化催化活性,但是其储量低、价格昂贵,极大地限制了其大规模商业化应用,因此开发价格低廉、高效、耐用的非贵金属电催化剂来加速催化动力学变得至关重要。

有鉴于此,王勤教授课题组通过简易的水热法,设计合成了一种MoS2团簇原位锚定的、表面杂原子掺杂的MoS2-NPF/CoFe2O4异质结纳米催化材料。离子液体掺杂剂可以调控尖晶石CoFe2O4催化材料的氧空位,改变其电子结构;MoS2团簇的原位生长,一方面可以固定催化材料表面的杂原子,另一方面可以在其表面生成更多的Fe-N、Co-N等多活性位点。研究结果表明,氧空位的大量存在、大的比表面积以及各组分间的协同诱导效应对提升电催化析氧反应性能起到至关重要的作用。此外,密度泛函理论计算结果表明,表面杂原子的掺杂和MoS2团簇的原位生长,可以降低多电子反应中间过程吉布斯自由能。

该研究得到了国家自然科学基金项目(NSFC21467019,NSFC2166602,NSFC21201097)和内蒙古杰出青年培育基金项目(2017QJ01)的资助。

论文摘要部分

异质结催化材料合成和非晶结构转变示意图

催化反应机理示意图

异质结催化材料形貌及元素分布图

 密度泛函理论计算及吉布斯自由能

王勤教授课题组

通讯作者简介:王勤博士,教授,2010年毕业于吉林大学化学学院,获理学博士学位。现为中国化工学会化工新材料委员会委员,中国化学会会员,中国化工学会会员,担任American Journal of Nanoscience、Journal of Forensic Studies杂志编委。获2016年度内蒙古自然科学一等奖,连续三次获国家自然科学基金资助,获2017年内蒙古杰出青年培育基金资助,入选内蒙古自治区“草原英才”工程青年创新人才,入选内蒙古自治区“新世纪321人才工程”。指导的硕士研究生连续3年获内蒙古大学优秀硕士学位论文。在Adv. Energy Mater, J. Mater. Chem. A, Chem. Eur. J, Dalton Transactions等国际著名学术期刊发表SCI论文50余篇,1篇入选ESI高被引论文,4篇被选为封面论文。此外,还担任J. Mater.Chem. A, ChemSusChem, Chem. Eur. J, Dalton Transactions, ACS. Sustain. Chem. Eng, J. Phys. Chem. C等国际期刊的审稿人。

 

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