中矿大信控学院荆胜羽副教授在国际顶级期刊Advanced Materials上发表论文
近日，我校信控学院荆胜羽副教授以第一作者、中国矿业大学为第一单位在国际顶级期刊Advanced Materials上发表了题为《Carbon-encapsulated WOx hybrids as efficient catalysts forhydrogen evolution》（碳包覆氧化钨高效析氢催化剂）的论文（https://doi.org/10.1002/adma.201705979）。Advanced Materials是材料领域的国际权威性学术刊物，2017-2018年最新影响因子为21.95。
氢燃料具有高能量密度和零排放二氧化碳的优点，是目前能源领域的研究热点之一。利用可再生能源（如风能和太阳能等）产生的电力进行电解水制氢不仅能够提供高纯度的氢气，而且整个过程环境友好、可循环再生。然而，电解水制氢的实际电位与理论电位存在较大的差距，需要降低析氢反应(HER)的过电势来提高电解水制氢的能量转换效率。大量研究表明，中等强度的Pt-H键能可以相对容易地吸附/脱附氢，因而Pt或Pt基催化剂表现出优异的HER性能。但铂等贵金属的稀缺性和高成本在一定程度上限制了其实际应用，因而开发具有良好导电性、高催化活性和高稳定性的非贵金属催化剂对于降低电解水制氢的成本十分重要。
本研究通过吡啶原位聚合和高温碳化合成了碳包覆氧化钨(WOx@C/C)复合析氢催化剂，实验结果表明，900°C下制备的金属负载量为40%的WOx@C/C-2-900具有优异的催化活性。在0.5 M 硫酸水溶液中，电流密度达到60 mA cm-2时的过电位仅为36 mV，塔菲尔斜率为19.17 mV dec-1，性能与商业Pt/C接近，并且具有优异的电化学稳定性。采用密度泛函理论(DFT)计算了CW、CO、CW-O和CR等活性点氢吸附的吉布斯自由能(ΔGH*)，结果表明碳包覆结构在调控ΔGH*方面起着关键作用，碳层和WO3之间的协同效应进一步提升了其催化性能。实验与理论计算结果表明，该材料具有优异的“类铂”催化特性，具有良好的应用前景。这种碳包覆金属氧化物的设计思路为高性能的非贵金属催化剂的研发提供了一条新的途径。
作者简介
荆胜羽副教授，吉林长春人，2009年博士毕业于吉林大学微电子学与固体电子学专业，现工作于中国矿业大学信控学院电子信息工程系，研究方向为新型电子信息材料、新能源材料的制备及应用。2015年9月至2016年9月，访学中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心，师从俞书宏教授，研究课题为“新型碳基非贵金属电催化剂的设计合成及性能研究”。2018年1月至今，访学希腊Thessaly大学先进能源转换实验室，师从国际电化学专家Panagiotis Tsiakaras教授，研究课题为“高效电析氢催化剂的制备及催化机理研究”。目前已在Advanced Materials、Applied Catalysis B: Environmental（IF:11.698）、International Journal of Hydrogen Energy等期刊发表SCI检索论文30余篇，其中影响因子大于10的论文4篇。
信控学院 李响 刘莹
网友评论