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近日，西安建大材料科學(xué)與工程學(xué)院云斯寧教授團隊在國際化學(xué)工程領(lǐng)域權(quán)威英文期刊《Chemical Engineering Journal》（期刊縮寫Chem Eng J）上在線發(fā)表題為“N-coordinated bimetallic defect-rich nanocarbons as highly efficient electrocatalysts in advanced energy conversion applications（氮配位雙金屬富含缺陷的納米碳作為高效電催化劑在高級能量轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用）”的研究論文，報道了一種可在高級能量轉(zhuǎn)化器件中高效應(yīng)用的納米碳電催化劑。論文第一作者為我校博士研究生Asim Arshad（巴基斯坦），西安建筑科技大學(xué)為該論文的第一完成單位，云斯寧教授為論文唯一通訊作者。

國際期刊《Chem Eng J》由瑞典創(chuàng)刊于1996年，著名出版商Elsevier出版，主要發(fā)表原創(chuàng)和新穎的基礎(chǔ)研究。2021年收錄文章約3600余篇，在環(huán)境和化工領(lǐng)域具有較高的學(xué)術(shù)影響力。在143個工程和化學(xué)期刊中排名第四。2021年6月30日，科睿唯安（Clarivate Analytics）最新公布的《Chem Eng J》期刊影響因子（Impact Factor，IF）為13.273。

碳基異質(zhì)結(jié)構(gòu)電極材料的缺陷工程已經(jīng)發(fā)展成為提高電催化活性的一種新興策略。論文采用一種簡便的單步法合成了新型N配位金屬摻雜石墨碳（Mn/Co-NGC），這種電催化劑石墨-碳骨架內(nèi)活性位點的協(xié)同作用促進了電極的電導(dǎo)率，并通過多通道進行有效的電荷轉(zhuǎn)移，提高了電極的三碘化物還原反應(yīng)（IRR）和析氫反應(yīng)（HER），實現(xiàn)了在IRR和HER的雙功能應(yīng)用。作為IRR催化劑，獲得了8.05%太陽能電池效率，而貴金屬Pt的效率為6.82%。作為HER催化劑，在10 mA cm-2條件下，獲得的過電位為116 mV，Tafel斜率為58 mV。此外，這種Mn/Co-NGC材料表現(xiàn)出了較高的電化學(xué)穩(wěn)定性，在50次氧化-還原穩(wěn)定性循環(huán)測試后，保持率為99%；在1000 CV循環(huán)測試后，過電位幾乎保持不變。

Mn/Co-NGC特殊的結(jié)構(gòu)賦予了其多個電荷轉(zhuǎn)移通道。顯著增強的IRR和HER性能主要歸功于其豐富的共活性Mn/Co位點、合適的電子結(jié)構(gòu)、增強的自旋密度、優(yōu)化的離子吸附能和最低的功函數(shù)值。需要指出的是，太陽能電池中用于IRR的電催化劑與析氫反應(yīng)HER在催化機理的物理和化學(xué)起源上具有相同的科學(xué)基礎(chǔ)。

這項工作旨在為先進的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)設(shè)計高效、經(jīng)濟的多功能電催化劑，所設(shè)計的電催化劑在兩種能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用中都表現(xiàn)出了令人印象深刻的催化性能。太陽能、氫能和生物質(zhì)能作為豐富的可再生能源，其高效開發(fā)和利用對于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、社會的可持續(xù)發(fā)展及“雙碳”目標的實現(xiàn)意義重大。云斯寧教授研究團隊，聚焦于太陽能、生物質(zhì)能、氫能等新能源，開展與無機非金屬材料相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)，力圖通過新材料的研究和開發(fā)，解決國家發(fā)展過程中的重大能源需求，實現(xiàn)無機非金屬材料的高效和資源化利用。

據(jù)悉，2021年，云斯寧教授團隊在影響因子大于10的國際重要期刊（如Electrochem Energy Rev; ACS Catal; Small; Chem Eng J; J Mater Chem A; Nano Energy; Renew Sust Energy Rev）上，已經(jīng)發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。

出品：黨委宣傳部

來源：建大新聞網(wǎng)

編輯：王俊 翔子

審核：宋陽