
聊城大學(xué)李海波教授團(tuán)隊(duì)在氧電催化反應(yīng)研究領(lǐng)域取得新成果
近日,化學(xué)化工學(xué)院李海波教授團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials,中科院1區(qū)Top期刊,影響因子24.4)發(fā)表了題為《單原子鈷與遠(yuǎn)程鐵物種協(xié)同促進(jìn)氧電催化》(“Single-Atom Co Meets Remote Fe for a Synergistic Boost in Oxygen Electrocatalysis”)的研究論文,揭示了原子級(jí)分散的Co原子與遠(yuǎn)程的Fe金屬納米顆粒協(xié)同作用,可以高效驅(qū)動(dòng)電催化氧還原和氧析出反應(yīng)?! ?/p>
李海波教授團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)能源材料》發(fā)表的最新研究中,創(chuàng)新性地提出了金屬—載體配位選擇性合成策略,成功構(gòu)建了單原子Co與Fe4N納米顆粒協(xié)同催化體系。該體系通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控納米顆粒與單原子間的遠(yuǎn)程電子耦合,實(shí)現(xiàn)了金屬納米顆粒對(duì)單原子活性位點(diǎn)的長(zhǎng)程協(xié)同調(diào)控。電化學(xué)測(cè)試表明,該催化劑在堿性介質(zhì)中展現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能催化性能:氧還原反應(yīng)半波電位達(dá)0.93 V(vs. RHE),氧析出反應(yīng)過(guò)電位僅為298 mV(@20 mA cm?2)?;谠摯呋瘎┙M裝的鋅空氣電池展現(xiàn)出超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性,在連續(xù)充放電900次后容量保持率高達(dá)99%,顯著優(yōu)于商用Pt/C催化劑。理論計(jì)算揭示了獨(dú)特的協(xié)同作用機(jī)制:Fe4N納米顆粒通過(guò)長(zhǎng)程電子效應(yīng)重構(gòu)CoN4活性位點(diǎn)的d軌道電子分布,優(yōu)化了中間體OH*的吸附能,從而同時(shí)提升氧還原/析出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。該研究突破了傳統(tǒng)單原子催化劑設(shè)計(jì)的局限性,為構(gòu)建具有原子級(jí)精準(zhǔn)調(diào)控的多尺度催化體系提供了新范式,對(duì)開(kāi)發(fā)下一代高能量密度金屬空氣電池具有重要指導(dǎo)意義。
聊城大學(xué)李宗閣為第一作者,聊城大學(xué)李海波、孟凡鵬和阿德萊德大學(xué)張華陽(yáng)為共同通訊作者,聊城大學(xué)為第一署名單位。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、山東省青年科技人才托舉工程、聊城大學(xué)科研啟動(dòng)基金、德國(guó)洪堡學(xué)者基金和澳大利亞研究理事會(huì)研發(fā)項(xiàng)目的支持。
?。▽徍?化學(xué)化工學(xué)院)
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時(shí)間 :2025-03-19
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來(lái)源 : 化學(xué)化工學(xué)院
作者 : 賈云超