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中南大学刘小鹤团队在廉价电催化材料领域取得系列进展

发布时间:2019-10-12 09:26:10    浏览次数:48    来源:中南大学

本网讯 近日,中南大学材料科学与工程学院刘小鹤教授团队在廉价电催化材料领域取得系列进展,《Advanced Functional Materials》、《Applied Catalysis B: Environmenta》、《Small》等国际权威期刊连续发表该团队最新研究成果。

作为一种重要的可持续新能源技术,电催化水分解受到全球的高度关注,贵金属基化合物(Ru基、Ir基等)是目前常用的催化材料,但昂贵的价格和极低的储量限制了其大规模应用,亟待寻找廉价的高性能电催化材料。该团队制备了一种负载氧化镍(NiO)纳米晶粒的聚合物氮化碳(g-C3N4, CN)二维纳米片新材料,通过构建具有金属性的Ni-N键形成高导电界面,大幅提高了催化效率,该策略拓展至其他的过渡金属氧化物(Co3O4、Fe2O3、CuO等)也获得了成功。该工作发表在材料领域权威期刊《Advanced Functional Materials》,中南大学材料科学与工程学院为第一单位,17级硕士生廖晨淦和16级硕士生杨宝鹏为该论文的共同第一作者,张宁副教授、刘小鹤教授和日本国立材料科学研究所Renzhi MA教授为共同通讯作者。



(图为NiO/CN材料微观结构和材料电催化性能对比)

同时,该团队还开发了过渡金属基层状蛇纹石结构的纳米催化剂,进一步实现高效电催化。通过设计合成不同比例的Co、Ni基蛇纹石CoxNi3-xGe2O5(OH)4纳米片,调节材料的电子能带结构和导电特性,有效加快了催化效率,在碱性和中性条件下均表现出比传统过渡金属氢氧化物和商业RuO2更优异的催化活性和稳定性。该工作发表在催化领域权威期刊《Applied Catalysis B: Environmental》,中南大学材料科学与工程学院为第一单位,16级硕士生杨宝鹏为该论文第一作者,张宁副教授、刘小鹤教授为共同通讯作者。

此外,该团队以二维金属-有机框架(2D MOF)纳米片为前驱体制备了新型二维复合纳米催化剂。通过引入吡啶作为抑制剂,借助溶剂热反应和热处理制备了氮原子掺杂的Ni-Ni3S2@碳复合纳米催化剂,大幅度提高了催化性能,为二维金属-金属硫化物@碳多元复合材料的合成提供了新的思路。该工作发表在材料领域权威期刊《Small》,中南大学材料科学与工程学院为第一单位,15级博士研究生林一帆和陈根副教授为共同第一作者,刘小鹤教授和Renzhi MA教授为共同通讯作者。

今年,该团队也在Materials Horizons 、Nanoscale Horizons等权威期刊发表了廉价电催化材料相关研究成果。研究工作得到了湖南省创新研究群体项目、国家自然科学基金项目等课题的资助。


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