田新龙、沈义俊：具有独特三维结构的S,N共掺杂碳纳米管包覆Co纳米粒子氧还原和氧析

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氢具有洁净、可再生和能量密度高等优点，被誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源和未来世界能源架构的核心。近年来，我国政府对氢能产业支持力度不断加大，2020年4月，氢能被写入《中华人民共和国能源法》；同年6月，国家发改委提出制定国家氢能战略规划；2021年3月，氢能被列入国家未来六大产业之一。当前，电解水制氢是规模化绿色产氢的最优途径，我国2020年产氢量约为2500万吨，位居世界第一，然而其中96%的氢气仍由化石燃料获取，电解水制氢的“绿氢”仅占总量的4%。因此，研究和开发简便易行的策略制备低成本、高活性电解水催化剂是推动氢能技术应用的关键环节和有效途径。

        近期，田新龙和沈义俊教授团队提出了采用简单的一步热解法结合酸洗处理的简易制备方法合成了一种具有独特三维结构的S,N共掺杂碳纳米管包覆Co纳米粒子氧还原（ORR）和氧析出（OER）双功能电催化剂，其独特的碳包覆结构有效的抑制了催化剂金属纳米粒子在苛刻的反应环境中的溶解和团聚现象。研究结果表明，所制备的催化剂材料具有优异的ORR和OER双功能电催化性能。其ORR半波电位高达0.874 V (vs. RHE)，OER在10 mA cm-2下的过电势仅为274mV。与此同时，所制备材料还展现出优秀的稳定性，在经过超过5000圈加速老化实验后，其ORR与OER的性能保持稳定。此外，当所制备材料组装成膜电极应用于锌空气电池时，所组装电池展现出较高的峰值功率密度（171mW cm-2）和优异的长时间充放电能力。
       相关研究结果发表在《ChemicalEngineeringJournal》上（Chem. Eng. J.,2021,422, 130135,IF=10.652）。该工作得到了国家自然科学基金青年基金（21805104），海南省重点研发计划（ZDYF2020207，ZDYF2020037），海南省自然科学基金（2019RC007），海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)20008），海南省研究生创新研究课题（Hyb2020-05）的资助。海南大学化学工程与技术学院2020级博士研究生饶鹏为论文第一作者，田新龙教授、沈义俊教授为共同通讯作者。
        文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130135


        文章来源：海南大学
        田新龙，男，海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室、化学工程与技术学院教授、博士/硕士生导师；中国化工学会储能工程专业委员会委员、海南省“领军人才”、海南省“515人才工程”第三层次、海南省青联第七届委员会常务委员、海南省电化学储能与能量转换重点实验室学术委员；2016年于华南理工大学获得工学博士学位；2016年11月-2019年2月在华中科技大学化学与化工学院从事博士后研究工作；2019年3月加入海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室，担任“氢能技术及应用”团队负责人。在Science, J. Am. Chem. Soc., Joule和Sci. Bull.等国内外学术期刊上发表SCI论文50余篇，授权国家发明专利1项，美国发明专利1项；先后主持国家自然科学基金青年基金、博士后科学基金特别资助项目和5项省部级基金等；2021年担任Molecules和CatalysisCommunications期刊客座编辑，担任《储能科学与技术》杂志专刊“氢能与燃料电池”主编。
         沈义俊，教授、博士生导师；国家特聘海洋工程专家、英国海洋工程及科学技术院Fellow、英国机械工程院Fellow；现为海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室副主任、海洋动力资源方向首席科学家。曾任英国南安普顿大学助理研究员；英国克兰菲尔德大学博士后/副研究员；英国布鲁耐尔大学研究员；世界著名海洋能源工程设计咨询公司 Wood 跨国集团高级咨询专家, 深海立管技术专家/技术研发经理/中国业务发展经理等。