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湖南大学科研团队在“石墨烯负载单原子电催化剂”方面取得重要进展
2021-08-26 11:03
湖南大学
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  近日,化学化工学院、化学生物传感与计量学国家重点实验室、先进催化教育部工程研究中心费慧龙教授团队在石墨烯负载单原子电催化剂研究领域取得重要进展。制备的含有金属单原子位点的定向多孔石墨烯薄膜因具有高活性物质负载量、高本征活性、高荷质输运的特点,在高电流密度产氢过程中展现出优异的性能。相关研究成果“Design of Aligned Porous Carbon Films with Single-Atom Co–N–C Sites for High-Current-Density Hydrogen Generation”在Advanced Materials上发表。

  湖南大学费慧龙课题组报道了一种嵌有单原子位点的定向多孔碳膜电极用于高电流密度产氢。在该膜电极中,单原子位点表现出较高的本征活性;整体式膜电极负载量高,提供丰富的活性位点;垂直排列微通道的碳骨架具有多尺度的孔结构,在高产率和超厚电极条件下仍保持高效的传质效率;此外,膜的超润湿性能促进电解液的润湿,同时保证产生的氢气气泡及时脱除。

形貌和多孔结构表征图

电催化产氢性能图

  设计的含有单原子活性位点的定向多孔碳膜电极,具有高本征活性、丰富的活性位点以及高效的荷质输运能力,作为电催化产氢电极在高电流密度下具有优异的活性和稳定性。工作提出的该合成方法和设计理念可以促进多孔膜基单原子催化剂在多种重要的涉气电催化过程中的探索,并向单原子催化剂的实际应用迈出了重要一步。

  化学化工学院费慧龙教授、叶龚兰副教授,中科院高能物理所董俊才副研究员为该研究论文的共同通讯作者,项目合作单位还包括北京航空航天大学化学学院。论文的第一作者是湖南大学硕士研究生刘瑞和龚智超。本研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和湖湘高层次人才聚集工程项目的支持。

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