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近期，西安建筑科技大學云斯寧教授“新能源材料”研究團隊在太陽能電池和電解水制氫方向取得重要進展，在材料科學領域國際頂級期刊Materials Today系列《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）和《Materials Today Physics》（IF=11.021，2021）上發(fā)表3篇重要成果，西安建筑科技大學為唯一完成單位。

太陽能和氫能作為清潔能源，具有資源和儲量豐富、環(huán)境友好等優(yōu)勢，在能源危機與環(huán)境污染日趨嚴重的當下備受廣泛關注。同時，在“雙碳”目標激勵下，發(fā)展太陽能和氫能也顯得尤為重要。碘還原反應(Iodide reduction reaction, IRR)和析氫反應(Hydrogen evolution reaction, HER)作為第三代太陽能電池和電解水制氫中的關鍵化學反應，其表現(xiàn)出緩慢的動力學過程，均需要依賴貴金屬催化劑來促進反應的快速進行。因此，低成本、高效率、環(huán)境友好的非貴金屬催化劑的合理設計是加速IRR和HER反應過程的關鍵。

成果以題為“Constructing MoS2@Co1.11Te2/Co-NCD with Te nanorods for efficient hydrogen evolution reaction and triiodide reduction（構建MoS2@Co1.11Te2/Co-NCD負載Te納米棒高效催化析氫和碘還原反應”在《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）在線出版。云斯寧教授為論文通訊作者，碩士研究生劉卓磊為第一作者。

通過合理的結構工程調控策略，制備了具有高催化活性的納米雜化物催化劑MoS2@Co1.11Te2/Co-NCD-T，這種結構設計為催化劑材料提供豐富的活性位點和電子傳輸通道。當MoS2@Co1.11Te2/Co-NCD-T作為對電極時，太陽能電池獲得了9.00%的光電能量轉換效率。作為堿性介質HER電極，在電流密度為10mA cm?2時，其過電勢為124mV，Tafel斜率為49mVdec?1。這項工作為構筑高活性的雙功能電催化劑提供了結構工程設計策略。

成果以題為“A tailored interface engineering strategy designed to enhance the electrocatalytic activity of NiFe2O4/NiTe heterogeneous structure for advanced energy conversion applications”（界面工程策略增強NiFe2O4/NiTe異質結構催化劑的電催化活性用于先進的能量轉換）在《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）上在線發(fā)表。云斯寧教授為論文通訊作者，碩士研究生黨長偉為第一作者。

通過界面工程設計策略，構筑了高效的NiFe?O?/NiTe異質結構電催化劑，利用六方相結構的碲化鎳和尖晶石結構的鎳鐵雙金屬化合物之間的協(xié)同效應，顯著地提升了催化劑的電催化性能和電化學穩(wěn)定性。其中，NiFe2O4/NiTe作為高效的雙功能電極催化劑，應用于太陽能電池中，獲得了8.15%的光電能量轉換效率；在堿性介質電解水析氫反應中，10mA cm?2電流密度下，獲得了148.8mV的過電勢和73.67mV dec?1的塔菲爾斜率。這項工作不但為構建高效的過渡金屬硫族化合物異質結構催化劑提供了界面工程設計策略，而且為其在能量轉換和存儲領域中的多功能應用開辟了新途徑。

成果以題為“Defect engineering via ternary nonmetal doping boosts the catalytic activity of ZIF-derived carbon-based metal-free catalysts for photovoltaics and water splitting”（通過三元非金屬摻雜的缺陷工程策略提高ZIF衍生碳基無金屬催化劑的碘還原及析氫催化活性）在《Materials Today Physics》（IF=11.021，2021）上在線出版。云斯寧教授為論文通訊作者，研究生張永偉為第一作者。

在碳材料中，非金屬雜原子摻雜可以構建更多的缺陷，從而賦予催化劑更高的催化活性。通過缺陷工程設計策略，利用三元非金屬元素摻雜在ZIF-8衍生的氮摻雜碳基底中構建了大量的結構缺陷，獲得了具有大比表面積和豐富的孔結構的高性能碳基無金屬催化劑，使其在太陽能電池和電解水制氫中表現(xiàn)出增強的催化性能?；诖呋瘎┰映叽纭㈦娯撔?、自旋等性質的差異，闡明了這類催化劑催化活性增強的內(nèi)在機制。這項工作為設計高性能的碳基無金屬電催化劑供了可靠的缺陷工程策略，在新能源材料與器件領域中尤為重要。

太陽能、氫能和生物質能作為豐富的可再生能源，其高效開發(fā)和利用對于能源結構的調整、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“新能源材料”研究團隊，聚焦于太陽能、生物質能、氫能等新能源，開展與無機非金屬材料相關的基礎研究和技術開發(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。