本文來源:上海電力大學(xué)
近日,上海電力大學(xué)閔宇霖教授、朱晟副教授聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高敏銳教授,在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會(huì)志》(
Journal of the American Chemical Society,JACS)上發(fā)表了題為“Fluorine Mediates the Deprotonation Pathway over Ruthenium Oxide for Stable Water Electrolysis”的研究論文。論文第一作者為上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2025屆碩士研究生馬杰,朱晟副教授和閔宇霖教授為論文通訊作者。這是上海電力大學(xué)首次以第一署名單位在JACS上發(fā)表論文,標(biāo)志著學(xué)校在綠電制氫領(lǐng)域的研究已躋身國際前沿。
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論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00523
本工作針對(duì)質(zhì)子交換膜電解水制氫陽極析氧反應(yīng)(OER)中傳統(tǒng)銥基催化劑成本高、效率低的“卡脖子”難題,創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)開發(fā)了一種氟調(diào)制氧化釕催化劑。通過在催化劑中同時(shí)引入末端氟位點(diǎn)和橋接氟位點(diǎn),巧妙地觸發(fā)了一種全新的“氟輔助去質(zhì)子化”機(jī)制。該機(jī)制成功將OER中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程與電子轉(zhuǎn)移過程解耦:末端氟位點(diǎn)充當(dāng)“質(zhì)子中繼站”,顯著加速各反應(yīng)中間體的去質(zhì)子化步驟,從而提升反應(yīng)活性;橋接氟位點(diǎn)則有效抑制晶格氧參與反應(yīng),從而大幅增強(qiáng)穩(wěn)定性。
得益于這一獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì),所制備的催化劑表現(xiàn)出卓越的綜合性能:達(dá)到10 mA cm-2的電流密度僅需191 mV過電位,并穩(wěn)定運(yùn)行超過2000小時(shí)。該催化劑組裝的實(shí)際電解槽在低至1.72 V的電壓下即可獲得1000 mA cm-2的高電流密度,并穩(wěn)定運(yùn)行300小時(shí)以上,電壓衰減速率僅為每小時(shí)84μV。
該研究為設(shè)計(jì)下一代高性能、低成本、長壽命的電解水制氫催化劑提供了新范式,對(duì)推動(dòng)綠氫技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。
JACS是美國化學(xué)會(huì)(ACS)的旗艦期刊,創(chuàng)刊于1879年,是國際化學(xué)領(lǐng)域最具權(quán)威性和引領(lǐng)性的學(xué)術(shù)期刊之一,致力于出版化學(xué)各分支學(xué)科及其交叉領(lǐng)域的前沿性、原創(chuàng)性重大研究成果,以其極高的審稿標(biāo)準(zhǔn)和影響力成為全球公認(rèn)的學(xué)術(shù)標(biāo)桿,受到廣泛認(rèn)可。
上海電力大學(xué)簡介
上海電力大學(xué)是中央與上海市共建、以上海市管理為主的全日制普通高等院校。學(xué)校創(chuàng)建于1951年,長期隸屬于國家電力部門管理,2000年屬地化管理。1985年1月升格為本科,更名為上海電力學(xué)院,2018年12月,經(jīng)教育部批準(zhǔn)更名為上海電力大學(xué)。
學(xué)校是教育部首批“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)院校,于2024年12月正式成立“上海電力大學(xué)能源電力卓越工程師學(xué)院”,全面統(tǒng)籌學(xué)校在能源電力領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)資源,積極探索“學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合、校企協(xié)同”的全新育人路徑,目前共有5個(gè)本科和2個(gè)碩士試點(diǎn)專業(yè)。
獲國家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)3項(xiàng),在近兩屆上海市教學(xué)成果獎(jiǎng)評(píng)選中,共獲獎(jiǎng)19項(xiàng),其中特等獎(jiǎng)2項(xiàng)。學(xué)校獲批教育部新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目3項(xiàng)、教育部新文科研究與實(shí)踐項(xiàng)目2項(xiàng)、教育部虛擬教研室建設(shè)項(xiàng)目1項(xiàng)、上海市“一流本科”建設(shè)引領(lǐng)計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。
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