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我校教师在新能源催化转化领域研究取得新进展

核稿:武成利 撰稿:化学工程学院 胡丽芳、王楚君 审稿:董坤
资料来源:化学工程学院      日期:2022-11-29     浏览量:

近日,化学工程学院胡劲松教授团队在能源化学类著名学术期刊《Carbon Energy》上发表了题为“Charge-transfer Regulated Bi-metal Ferrocene-based Organic Framework for Promoting Electrocatalytic Oxygen Evolution”(DOI: 10.1002/cey2.315)的最新研究成果。《Carbon Energy》期刊2019年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”,2022年最新影响因子IF=21.56,是化学、材料与工程领域的旗舰期刊。化学工程学院2020和2019级硕士研究生徐巧玲和王晓玉,以及材料科学与工程学院张雷教授等为该论文的完成做出了重要的贡献。

基于二茂铁(Fc)的金属-有机骨架(MOFs)由于其优越的导电性和可调节的电子结构,被认为是构建高效、稳定的析氧反应(OER)电催化剂的有力平台。本文采用密度泛函理论(DFT)模拟方法对Ni掺杂CoFc-MOF的电子结构规律进行了预测,结果表明所提出的CoNiFc-MOFs能有效调节d带中心,提高了电导率,并在基元反应中具有较小的能垒。受DFT结果的启发,团队通过简单的水热法成功合成了一系列类似海胆的CoNiFc-MOFs。同步辐射(XAF)和光电子能谱(XPS)测量表明,Ni的引入可以调整催化剂的电子结构,诱导电子的定向转移,从而优化OER过程中*O→*OOH的速率决定步骤(RDS)。此外,材料的多级纳米结构使催化剂具有丰富的活性位点和快速的传质。所有这些协同作用形成了高效的OER过程,从而在碱性电解质中提供了显著的OER活性和稳定性。在10和200mA∙cm-2条件下分别产生209和252 mV的过电位。这项工作为开发高效、耐用的MOFs基电催化剂提供了新的思路。

此项研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省杰出青年基金、安徽省高校领军骨干人才、安徽省高校协同创新计划等项目的资助。

撰稿:化学工程学院 胡丽芳、王楚君

核稿:武成利

编辑:宣传部 夏雅凤

审稿:董坤

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2022-11

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