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新聞網(wǎng)訊 近期，材料科學(xué)與工程學(xué)院2020級(jí)高分子材料與工程專業(yè)本科生鄭秀璋以第一作者在Journal of Colloid and Interface Science上發(fā)表一篇題為“Controllable atoms implantation for inducing high valency nickel towards optimizing electronic structure for enhancedoverall water splitting”的研究論文，(https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.07.131)。該雜志是材料科學(xué)領(lǐng)域中科院大類一區(qū)期刊，影響因子9.9。該工作是在石墨烯應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新研究院開(kāi)展完成，劉敬權(quán)教授為指導(dǎo)教師和通訊作者。

可再生能源驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)水分解是一種生產(chǎn)高純度氫的綠色可持續(xù)技術(shù)，有望在替代化石燃料實(shí)現(xiàn)碳中和方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。本項(xiàng)使用具有強(qiáng)氧化性的Se粉末作為Se源的同時(shí)，還可誘導(dǎo)Ni原子逃逸，在泡沫鎳上原位生長(zhǎng)三維自支撐釩(V)摻雜的硒化鎳(NiSe)納米棒(NR)陣列(V-NiSe)，直接用作全水解的自支撐雙功能催化劑。從電子結(jié)構(gòu)表征與分析中發(fā)現(xiàn)，注入富空d軌道的V原子能夠干擾Ni原子周圍的電子環(huán)境，并提高Ni陽(yáng)離子的氧化態(tài)，進(jìn)而優(yōu)化了NiSe的電子結(jié)構(gòu)。表化學(xué)測(cè)試表明V-NiSe催化劑具有非凡的催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性，在堿性條件下，V-NiSe電極催化析氫析氧的電流密度為50 mA?cm^-2時(shí)，過(guò)電勢(shì)分別僅為270.2 and 251.2 mV。此外，使用V-NiSe作為陰極和陽(yáng)極催化劑的組裝的全水解電解槽表現(xiàn)出在1.76 V電壓下，水的全分解的電流密度便可達(dá)到50 mA?cm^-2。同時(shí)，電化學(xué)循環(huán)測(cè)試表明V-NiSe催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)在同樣的條件下長(zhǎng)達(dá)80小時(shí)的連續(xù)電解并保持基本不變的催化活性。本研究為利用雜原子摻雜設(shè)計(jì)過(guò)渡金屬催化劑以控制其電子結(jié)構(gòu)和提高其催化活性提供了一種新的策略。

材料科學(xué)與工程學(xué)院一直積極引導(dǎo)本科生參加學(xué)術(shù)研究，近幾年在本科生培養(yǎng)上做出了突出的成績(jī)。鄭秀璋同學(xué)在做好學(xué)業(yè)學(xué)習(xí)之余，積極參與科研工作。從大二開(kāi)始就在劉敬權(quán)教授的指導(dǎo)下開(kāi)始文獻(xiàn)閱讀和學(xué)習(xí)，逐步完成了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施和優(yōu)化，并最終完成了數(shù)據(jù)收集、分析、總結(jié)和論文初稿的撰寫，在科研方面得到了全面系統(tǒng)的訓(xùn)練和快速的提升。

另外，該團(tuán)隊(duì)近期在電催化領(lǐng)域取得系列進(jìn)展，部分成果發(fā)表在J. Colloid Inter. Sci.,2023, 650, 573-581. J. Colloid Inter. Sci.,2023,638,498-505. ACS Appl. Nano Mater., 2023, 6, 1965-1974. J. Colloid Inter. Sci.,2023，632，108-116. J. Colloid Inter. Sci.,2023，630，57-65. J. Alloy. Compd., 2023, 932, 167612. ACS Sustainable Chem. Eng., 2022, 10, 16417-16426. J. Mater. Chem. A,2022, 10, 23580-23589. J. Colloid Inter. Sci.,2022, 628, 467-476. J. Colloid Inter. Sci.,2022, 625, 50-58. J. Mater. Chem. A,2022, 10, 5442-5451.等行業(yè)頂級(jí)雜志。