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我校新能源工程中心取得系列重要研究进展

2022-08-23 学校要闻  浏览次数:

2022年暑假,酷热难耐,但挡不住河南省新能源电池材料工程技术研究中心的博士们的科研热情。中心两周一次的组会制度照例举行,晚上十点实验室依旧灯火通明。各位博士在暑假期间尽情地挥洒着汗水,也迎来了满满的收获。暑假期间,中心接受并发表4篇SCI一区高水平论文,在二氧化碳还原以及产氢催化剂领域取得了重要进展。

王立晶博士在光催化领域取得重要研究进展,研究成果在国际知名期刊 Nano Research(中国科学院一区,影响因子10.261)上发表。文章DOI:https://doi.org/10.1007/s12274-022-4661-3。商丘师范学院为第一单位,王立晶为第一作者,魏伟为通讯作者。

在光催化CO2还原的过程中同时降解污染物是缓解能源危机和环境污染的有效措施。然而,现有光催化剂存在氧化还原能力不匹配、载流子复合率高以及反应活性位点匮乏的缺陷。针对以上问题,王立晶博士设计了具有匹配氧化还原能力和合适CO2吸附性能的CuInZnS-Ti3C2Tx复合材料。带负电势的Ti3C2Tx的加入干扰了CuInZnS的成核和生长过程,使CuInZnS的纳米片更薄,反应活性位点更丰富。此外,二者之间构建的肖特基异质结提高了光生电荷转移能力和CO2吸附能力、拓宽了太阳光吸收范围。在300 W Xe灯照射下,CuInZnS-Ti3C2Tx光催化CO2还原性能可以达到10.2 μmol h-1g-1,显著高于纯CuInZnS,并可以实现四环素的协同降解。

李盼博士在光催化领域取得重要研究进展,研究成果在国际知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》(中国科学院一区,影响因子9.97)上发表。文章DOI:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.08.097。商丘师范学院为第一单位,李盼为第一作者,魏伟为通讯作者。

李盼博士通过一步溶剂热法合成了缺陷态ZnIn2S4半导体,并进一步利用缺陷还原金属离子前驱体在ZnIn2S4表面上沉积了Au和Ag纳米粒子。以ZnIn2S4作为光敏剂,铁卟啉 (FeTCPP) 分子催化剂为CO2还原的活性中心,构建了ZnIn2S4/ FeTCPP复合体系用于高效CO2光还原,并系统探究了Au和Ag在界面光生电荷分离和转移方面所扮演的不同角色。本研究工作揭示了电子传输体的选择对界面处电荷转移的重要性,对今后高效半导体/分子催化剂复合体系的设计与构筑具有重要意义。

陈稳霞博士在电催化领域取得重要研究进展,研究成果在国际知名期刊Journal of Energy Chemistry(中国科学院一区,影响因子13.599)上发表。文章DOI:10.1016/j.jechem.2022.08.012。商丘师范学院为第一单位,陈稳霞博士为第一作者,郑州大学臧双全教授为通讯作者。

陈稳霞博士通过一种新颖和简单的策略,在泡沫镍基底上原位构建有序的MoS2纳米片封装金属有机框架(MOFs)衍生的中空CoS多面体。在泡沫镍基底材料诱导下,形成海星状MoS2/CoS/NF异质结。优化后的2-MoS2/CoS/NF异质结具有良好的双功能电催化活性,在10 mA cm-2电流密度下,HER和OER的过电位分别为67和207 mV,且长期稳定性超过了大多数文献报道的双功能电催化剂。较高的电催化活性主要归因于MoS2和CoS相在界面上的协同效应、丰富的活性位点以及层次化的孔结构,共同促进了反应过程中的质量传输和电子转移。这项工作为制备异质结双功能催化剂提供了一种有前景的方法,可用于电化学能源器件及相关领域。

王科峰博士在析氢电催化剂研究领域取得重要进展,研究成果以“Ru@Ni3S2 Nanorod Arrays as Highly Efficient Electrocatalysts for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction”为题发表在国际知名刊物《Inorganic Chemistry Frontiers》(中国科学院一区,最新影响因子为7.779),商丘师范学院为唯一通讯单位,我校与郑州大学联合培养硕士研究生李彬参与了本工作的相关实验。

王科峰博士通过浸渍-原位还原的方法,用Ru修饰支撑在泡沫镍表面垂直排列的Ni3S2纳米棒阵列(Ru@Ni3S2)。由于Ni3S2和Ru之间的协同作用,获得的Ru@Ni3S2在碱性介质中呈现出卓越的HER性能,仅需要19.8 mV的过电位就可达到10 mA cm-2的电流密度。DFT计算结果表明Ru@Ni3S2卓越的HER性能主要是由于Ni3S2和Ru之间的协同效用,这种协同效应使得水解离的能垒降低,同时也使H*具有更有利的吸附/解吸行为。采用聚苯胺对催化剂进行表面改性,可以在不牺牲催化剂整体催化活性的情况下大大提高催化剂的长期运行稳定性。本工作为贵金属/金属硫化物复合材料的合成及其稳定性提高提供了一种简便的方法,在电催化和其他能源及环境相关反应中具有潜在的应用前景。文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/qi/d2qi00673a

(供稿单位:河南省新能源电池材料工程技术研究中心 审核:魏伟 编审:王希文 签审:冉祥华

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