氢能来源丰富、应用广泛,具有绿色低碳特点,是业界公认能源转型发展的重要载体之一,对碳达峰碳中和目标实现具有积极支撑作用。目前贵金属铂仍然是最有效的析氢催化剂,但受限于数量稀少且价格昂贵。在众多的铂基替代催化剂中,过渡金属硫化物是铂基催化剂的重要补充与潜在替代者。
我院刘红献博士围绕过渡金属硫化物析氢领域展开了深入系统研究,近期取得系列研究进展,相关成果以CeO2-supported multi-nuclear NbxSy clusters for hydrogen evolution reaction和Self-support P-doped CoS2 as efficient hybrid nano-electrocatalysts for hydrogen evolution in acid and alkaline solutions为题,分别发表在Sustainable Energy & Fuels和Materials Letters期刊。Sustainable Energy & Fuels是英国皇家化学会旗下材料科学领域的多学科期刊,特别强调创新概念和方法,当前影响因子5.6。
第一项工作通过密度泛函理论探索了一系列NbxSy团簇用于析氢反应的可能性。研究发现,NbxSy团簇与CeO2载体之间的电荷转移导致NbxSy团簇的电子结构发生重新排布,吸附作用产生的电子态对析氢反应具有十分重要的作用,Nb3S4/CeO2与Nb4S3/CeO2是具有潜力的析氢催化剂。该工作受到Sustainable Energy & Fuels期刊主编和审稿人的高度一致好评,遴选为2023年第7卷外封面论文(Outside Front Cover)。刘红献博士为论文第一作者和通讯作者,2020级材料物理专业本科生赵陈成、陈鸿、李学兰、穆显凤参与了相关工作。
第二项工作与电子科技大学课题组合作,进行了P掺杂自支撑CoS2复合材料作为析氢催化剂的研究。该催化剂在酸碱性条件下均表现出良好的析氢性能,这得益于P掺杂和复合结构的协同作用。刘红献博士为论文共同通讯作者,负责理论计算部分。
上述研究工作得到了贵州省“物理学”一流学科、省教育厅、遵义师范学院博士基金等项目的资助,相关计算在学院量子计算中心平台完成。
初审:方振兴
二审:杨秀德
终审:金星
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论文成果被选为期刊外封面(DOI:10.1039/D3SE01241G)
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催化剂在溶液中线性扫描伏安法曲线和稳定曲线
(DOI:10.1016/j.matlet.2023.135323)