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云斯宁教授团队研究生Asim在Chem Eng J发表学术论文
2022-04-07  点击:[]

近日,我校材料学院云斯宁教授团队在国际化学工程领域权威英文期刊《Chemical Engineering Journal》(期刊缩写Chem Eng J)上在线发表题为“N-coordinated bimetallic defect-rich nanocarbons as highly efficient electrocatalysts in advanced energy conversion applications(氮配位双金属富含缺陷的纳米碳作为高效电催化剂在高级能量转化中的应用)”的研究论文,报道了一种可在高级能量转化器件中高效应用的纳米碳电催化剂。论文第一作者为我校博士生Asim Arshad,西安建筑科技大学为该论文的第一完成单位,云斯宁教授为论文唯一通讯作者。

碳基异质结构电极材料的缺陷工程已经发展成为提高电催化活性的一种新兴策略。论文采用一种简便的单步法合成了新型N配位金属掺杂石墨碳(Mn/Co-NGC),这种电催化剂石墨-碳骨架内活性位点的协同作用促进了电极的电导率,并通过多通道进行有效的电荷转移,提高了电极的三碘化物还原反应(IRR)和析氢反应(HER),实现了在IRR和HER的双功能应用。作为IRR催化剂,获得了8.05%太阳能电池效率,而贵金属Pt的效率为6.82%。作为HER催化剂,在10 mA cm-2条件下,获得的过电位为116 mV,Tafel斜率为58 mV。此外,这种Mn/Co-NGC材料表现出了较高的电化学稳定性,在50次氧化-还原稳定性循环测试后,保持率为99%;在1000 CV循环测试后,过电位几乎保持不变。

Mn/Co-NGC特殊的结构赋予了其多个电荷转移通道。显著增强的IRR和HER性能主要归功于其丰富的共活性Mn/Co位点、合适的电子结构、增强的自旋密度、优化的离子吸附能和最低的功函数值。需要指出的是,太阳能电池中用于IRR的电催化剂与析氢反应HER在催化机理的物理和化学起源上具有相同的科学基础。

这项工作旨在为先进的能源转化技术设计高效、经济的多功能电催化剂,所设计的电催化剂在两种能量转换应用中都表现出了令人印象深刻的催化性能。

期刊链接:

https://www.sciencedirect.com/journal/chemical-engineering-journal

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472200420X?via%3Dihub

据悉,2021年,云斯宁教授团队在影响因子大于10的国际重要期刊(如Electrochem Energy Rev;ACS Catal; Small; Chem Eng J; J Mater Chem A; Nano Energy; Renew Sust EnergyRev)上,已经发表学术论文10余篇。国际期刊《Chem Eng J》由瑞典创刊于1996年,著名出版商Elsevier出版,主要发表原创和新颖的基础研究。2021年收录文章约3600余篇,在环境和化工领域具有较高的学术影响力。在143个工程和化学期刊中排名第四(ranking it 4 out of 143 in Engineering, Chemical,https://www.journals.elsevier.com/chemical-engineering-journal)。2021年6月30日,科睿唯安(Clarivate Analytics)最新公布的《Chem Eng J》期刊影响因子(Impact Factor,IF)为13.273。

太阳能、氢能和生物质能作为丰富的可再生能源,其高效开发和利用对于能源结构的调整、社会的可持续发展及“双碳”目标的实现意义重大。云斯宁教授研究团队,聚焦于太阳能、生物质能、氢能等新能源,开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术开发,力图通过新材料的研究和开发,解决国家发展过程中的重大能源需求,实现无机非金属材料的高效和资源化利用。