课题组在模拟生物酶设计制备氧还原反应电催化剂方面取得进展

锰(Mn)基催化剂通常对电催化氧还原反应(ORR)活性较低。然而,在生物界中,锰(II)离子常常是多种金属酶的辅因子。例如,具有Mn辅因子的血红素铜氧化酶(HCO)可以将O2还原成H2O,其活性中心Mn金属离子同时和O和N原子配位。近日,本课题组通过模拟生物酶中Mn基辅酶因子的结构和功能,以含有Mn金属的MOFs作为前驱物,将O和N原子配位的Mn活性位点原子级地分散在三维石墨烯骨架中,利用石墨烯的良好导电性成功地将Mn调控成高活性的ORR催化活性位点,实现了高活性的催化。该仿生电催化剂在碱性条件下表现出优异的ORR和锌空气电池电极性能,甚至比商业Pt / C更好。该研究成果以 “O-, N-Atoms-Coordinated Mn Cofactors within a Graphene Framework as Bioinspired Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts”发表在《先进材料》杂志上(Advanced Materials 2018, 1801732),论文的第一作者是材料系博士研究生杨阳。 Continue reading

课题组在碳基材料电催化析氢研究方面取得新进展

近年来电解水制氢受到学术界广泛关注,寻找廉价高效的非铂电催化剂成为时下研究热点。作为当下“明星材料”的石墨烯具有导电性好,耐腐蚀等优点,近年来科研人员致力将其开发为高活性酸性析氢电催化剂,然而很多碳基催化剂的活性与贵金属相比还有很大的差距。如何将石墨烯碳基材料开发成高活性电催化剂是一个热点课题。近日,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院材料系陈乾旺教授课题组以贵金属铱掺杂的金属有机框架材料作为前驱体,一步煅烧制备了氮掺杂的类石墨烯层包裹铱钴合金核壳结构材料,在酸性电解质析氢反应中表现出高活性和高稳定性。该研究成果于1月12日发表在《先进材料》杂志上(Advanced Materials 2018, doi: 10.1002/adma.201705324),论文的共同第一作者是博士研究生江鹏,陈继堂和王长来,他们分别对论文的实验和理论计算部分作出了贡献。 Continue reading

课题组在电催化析氢研究方面取得新进展

氢被认为是环境友好的清洁能源,电催化分解水可以制备高纯氢气,在碱性介质中电解水是最有可能实现产业化制氢的技术。一直以来贵金属是该领域活性最高的催化剂,近年来科研人持续探索致力于将过渡金属发展成高活性碱性析氢电催化剂以降低成本,然而很多催化剂的活性与贵金属相比还有很大的差距。 Continue reading