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我校曹达鹏教授团队在《PNAS》发表研究论文
2021-12-31 00:21
本文摘要:近日,我校高精尖中心客座研究员、化工学院曹达鹏教授和程道辟教授在《PNAS》公开发表为题“Unveilingthehigh-activityoriginofsingle-atomironcatalystsforoxygenreductionreaction”的研究论文,通过实验制取/密切相关及计算出来说明了了单原子铁催化剂在氧还原成反应中(ORR)具备低催化活性的机理。

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近日,我校高精尖中心客座研究员、化工学院曹达鹏教授和程道辟教授在《PNAS》公开发表为题“Unveilingthehigh-activityoriginofsingle-atomironcatalystsforoxygenreductionreaction”的研究论文,通过实验制取/密切相关及计算出来说明了了单原子铁催化剂在氧还原成反应中(ORR)具备低催化活性的机理。单原子集中的催化剂是当今催化剂研究领域的研究热点和前沿,但单原子催化剂低ORR活性的起源以及单原子和有所不同氮物种的配位对ORR活性的协商起到尚能不确切。

本工作在实验上明确提出了表面活性剂辅助的方法制取单原子集中的铁催化剂(SA-Fe/NG),使用球差电镜、XPS、实时电磁辐射、Mossbauer序等技术密切相关了催化剂的Fe-N4活性中心,证明SA-Fe/NG催化剂在酸性和碱性介质中具备超高的ORR活性(闻右图)。该催化剂也在酸性质子互相交换膜燃料及锌空电池皆展现出出有出色的性能。

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本文还融合理论计算出来,首次说明了了SA-Fe/NG催化剂低ORR活性的来源,顺利阐述了单原子催化剂中少量的铁负载量能展现出出有超高ORR催化活性的机理,为高效催化剂的设计获取了科学基础。本文明确提出的表面活性剂辅助策略是一种标准化的制备方法,可以扩展到其他单原子催化剂的制取,为研发其他非均相催化剂修筑了一条新途径。本文第一作者杨柳是我校化工学院曹达鹏教授招生并指导的杰出博士生,已以第一作者在PNAS,Adv.Funct.Mater.,NanoEnergy,EnergyStorageMater.等期刊上公开发表论文多篇。

(1)活性中心为Fe-N4单原子电催化剂的制取与活性起源.(2)Fe-N4单原子催化剂在酸性电解质下的ORR催化剂性能、稳定性以及应用于燃料电池的性能(PNAS,2018,doi:10.1073/pnas.1800771115).。


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