【學(xué)術(shù)報(bào)告】低碳小分子催化：電催化重構(gòu)
日期：2023-12-27
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題目：低碳小分子催化：電催化重構(gòu)
主講人：彭生杰 教授，南京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
時(shí)間：2023年12月27日（周三）11：00
地點(diǎn)：霞光樓220會(huì)議室
邀請(qǐng)人：李新昊 教授
報(bào)告人簡(jiǎn)介
彭生杰，南京航空航天大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士(FRSC)。入選國(guó)家青年人才，江蘇省特聘教授、江蘇省“雙創(chuàng)人才計(jì)劃”、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才、南航首批“長(zhǎng)空學(xué)者”，科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”，主持江蘇省杰出青年基金、國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目、江蘇省雙碳專項(xiàng)，及省部級(jí)、橫向項(xiàng)目20余項(xiàng)。2010年于南開(kāi)大學(xué)取得博士學(xué)位，導(dǎo)師陳軍院士。隨后分別加入南洋理工大學(xué)顏清宇教授和新加坡國(guó)立大學(xué) Seeram Ramakrishna教授（中國(guó)工程院外籍院士，英國(guó)工程院院士）課題組進(jìn)行博士后研究。近十年來(lái)，一直從事微納米結(jié)構(gòu)及新型功能材料的設(shè)計(jì)、合成及其電化學(xué)儲(chǔ)能與催化研究，取得了一系列創(chuàng)新性科研成果。其中以第一/通訊作者在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater. 等發(fā)表SCI論文130余篇，共計(jì)發(fā)表論文180余篇，研究成果受到國(guó)際國(guó)內(nèi)同行的廣泛關(guān)注，被引用1.4萬(wàn)余次，H-index 63。目前擔(dān)任《eScience》，《Advanced Fiber Materials》等六個(gè)中英文期刊青年編委，出版學(xué)術(shù)專著三部，撰寫(xiě)英文專著一章。申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明/授權(quán)專利30項(xiàng)。
報(bào)告摘要
在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的背景下，氫能的規(guī)?；瘧?yīng)用是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，利用可再生電力驅(qū)動(dòng)電解水制綠氫具有清潔、高效的優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)能源領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)空間。然而，受限于高效廉價(jià)的電催化劑，電解水制氫面臨產(chǎn)氫成本高的瓶頸，嚴(yán)重制約了綠氫技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。聚焦電解水電極反應(yīng)過(guò)程中催化劑結(jié)構(gòu)易重構(gòu)失活的關(guān)鍵問(wèn)題，我們針對(duì)不同的電極反應(yīng)特點(diǎn)定向調(diào)控，實(shí)現(xiàn)從預(yù)催化劑到活性催化的有利轉(zhuǎn)變。本報(bào)告分三個(gè)部分：首先，針對(duì)堿性HER中真正活性物質(zhì)的爭(zhēng)論（金屬單質(zhì)或氫氧化物），我們通過(guò)MXene誘導(dǎo)Co基預(yù)催化劑定向完全重構(gòu)為氫氧化物，降低了Volmer步驟反應(yīng)能壘，極大促進(jìn)了堿性HER動(dòng)力學(xué)。其次，針對(duì)堿性O(shè)ER中催化劑重構(gòu)為羥基氧化物的現(xiàn)象，我們采用快速表面重構(gòu)策略，構(gòu)建了豐富的活性相與初始相界面，優(yōu)化羥基氧化物的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)低活性組分的溶解和高活性物種的形成，并實(shí)現(xiàn)了催化劑在工業(yè)級(jí)電流密度下的穩(wěn)定運(yùn)行。最后，針對(duì)酸性O(shè)ER中活性催化劑易與電解液中的含氧物質(zhì)結(jié)合被毒化而降低了反應(yīng)活性和穩(wěn)定性的問(wèn)題，通過(guò)界面保護(hù)和晶格摻雜等策略對(duì)催化劑表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，抑制活性位點(diǎn)的不利重構(gòu)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了PEMWE的高活性和高穩(wěn)定性。報(bào)告強(qiáng)調(diào)對(duì)預(yù)催化劑的合理構(gòu)筑以實(shí)現(xiàn)活化和自優(yōu)化電催化過(guò)程，為高效催化劑的設(shè)計(jì)與器件應(yīng)用提供了指導(dǎo)。
