吳明在教授課題組在高性能催化和儲能材料設計制備方面取得重要進展
??? 近日，我院吳明在教授課題組和香港城市大學支春義教授課題組，香港理工大學華濤教授課題組，以及美國阿克倫大學彭振猛教授課題組合作，分別在高性能催化和儲能材料設計與制備方面取得重要進展。相關(guān)研究成果分別以“Monodisperse Co9S8?nanoparticles in situ embedded within N, S-codoped honeycomb-structured porous carbon for bifunctional oxygen electrocatalyst in a rechargeable Zn-air battery”, ?“Binder-free bonding of modularized MXene thinfilms into thick film electrodes for on-chip microsupercapacitorswith enhanced areal performancemetrics”, 以及“Computation-Guided Development of Platinum Alloy Catalyst for Carbon Monoxide Preferential Oxidation”為題，分別在線發(fā)表于自然雜志子刊《NPG Asia Materials》，英國皇家化學會雜志《Journal of Materials Chemistry A》，以及美國化學會雜志雜志《ACS Catalysis》上。
論文鏈接分別為：
https://www.nature.com/articles/s41427-018-0063-0;
該項研究工作基于從自然界蜂巢結(jié)構(gòu)獲取的靈感，設計制備了一種N，S共摻雜蜂窩狀多孔碳骨架原位封裝Co9S8納米顆粒的雙功能電催化劑（Co9S8/NSC）。受益于合理的結(jié)構(gòu)設計和適當?shù)牟牧线x擇，這種雙功能電催化劑在堿性電解液中不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的可以媲美商業(yè)化Pt/C催化劑的ORR催化活性（半波電位0.88 V vs RHE），同時也展現(xiàn)出良好的接近商業(yè)IrO2催化劑的OER催化活性。因此，基于此Co9S8/NSC雙功能電催化劑進一步組裝制備的可充電鋅空氣電池表現(xiàn)出較小的充/放電過電位，較高的電流效率以及良好的長期循環(huán)穩(wěn)定性。這種普適的合成方法為商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)低成本的雙功能電催化劑提供了新的思路。
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta04737e/#!divAbstract;
近年來， MXene二維片層材料，憑借其良好的機械性能，高電導率，高體積比電容以及有利于離子插層的層狀結(jié)構(gòu)，一直是儲能材料領(lǐng)域的研究重點，非常有希望作為高比電容電極材料應用于平面微型超級電容器的設計與制備當中。然而，如何制備MXene厚層薄膜電極并以其構(gòu)筑平面微型插指電極一直是實現(xiàn)MXene基平面微型超級電容器的難點。該研究工作巧妙地基于拉普拉斯方程，利用彎曲液面附加壓強，展示了一種基于純水溶液的MXene薄膜電極粘結(jié)技術(shù)，制備了厚度可調(diào)的MXene厚層薄膜電極。并利用激光切割技術(shù)，快速有效地制備了高面電容密度的MXene基平面微型超級電容器（71.16 mF cm-2）。該工作對高能量密度的全MXene基平面微型平面超級電容器的設計與制備具有重要的借鑒意義。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b00154
在富氫氣流中的一氧化碳優(yōu)先氧化反應(Carbon monoxide preferential oxidation，CO PROX)是一種很有前途的氫氣純化技術(shù)。開發(fā)出具有高活性以及高選擇性的催化劑是該技術(shù)得以實際應用的關(guān)鍵所在?；诖耍撗芯抗ぷ魇紫仍阢K系合金催化劑體系上進行了CO PROX催化反應的密度泛函理論模擬，建立了催化劑參數(shù)與催化性能之間的理論關(guān)系，并進一步發(fā)現(xiàn)了一個有趣的在CO PROX活性和選擇性之間的性能妥協(xié)關(guān)系?；诖诵阅芡讌f(xié)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，該研究工作進一步選擇了Pt-Ni和Pt-Mn納米顆粒催化劑進行了合成，并對它們的性能進行了測試，實驗結(jié)果與密度泛函理論模擬計算結(jié)果得以吻合，驗證了理論計算結(jié)果的正確性。該研究工作利用模擬理論計算指導的方法來設計和制備催化劑將對CO PROX反應高活性以及高選擇性催化劑的開發(fā)以及促進CO PROX反應研究具有重要科學意義。
以上所有研究工作均得到了安徽省杰出青年基金、安徽省國際合作基金、國家自然科學基金等有關(guān)項目的支持。
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