上海大学吴明红

baozhang

近日，环化学院吴明红教授、王亮研究员团队在环境电催化氧还原应用研究中取得重要进展。相关成果以“Insights into the Use of Te-O Pairs as Active Centers of Carbon Nanosheets for Efficient Electrochemical Oxygen Reduction”发表在纳米科技领域国际顶级期刊《ACS Nano》（JCR和中科院一区Top，影响因子为18.027）。该团队提出了一种全新的“Te-O对”掺杂碳材料电催化剂，赋予电催化剂强大的给电子能力从而大幅提升电催化ORR活性。

       在积极稳妥推进“碳达峰、碳中和”目标的过程中，设计高效、耐用的氧还原反应(ORR)电催化剂对实现绿色环境和清洁能源可持续发展具有重要意义。先前的理论计算结果表明，对碳材料进行碲（Te）掺杂可以显著提高其ORR活性。然而，高效Te掺杂碳材料因在实验中很难合成而鲜有报道。为攻克这一科学难题，团队借助理论计算捕获一种全新的“Te-O对”掺杂碳的热力学稳定结构，来推测Te掺杂碳材料的真实结构。在此基础上，本团队创新设计了“水热脱水-热解”的串联合成策略，以资源丰富和绿色无污染的生物质——胖大海为碳基前驱体调控合成具有不同氧环境浓度的“Te-O对”碳催化剂，从而成功驱使Te有效掺杂到碳材料中。研究结果表明，在具有相对较低氧配位环境的碳材料中形成的“Te-O对”不仅具有强大的给电子能力，且扩大了类石墨烯纳米片结构的层间距离，暴露了更多活性位点从而增强电催化ORR活性。团队的发现为设计具有二元杂原子掺杂碳基电催化剂提供了分子水平的见解。绿水青山就是金山银山，研究者相信以生物质废弃物制备的高附加值碳电极材料起到了“一石二鸟”的作用，不仅解决了环境污染问题，而且具有较好的经济效益和环境保护意义，为实现“双碳目标”添砖加瓦。
        该论文第一作者为2020级博士研究生王泽铭和2018级硕士研究生李高，吴明红教授和王亮研究员为共同通讯作者，上海大学为唯一作者单位。
        该工作得到了长江学者计划和教育部创新研究团队计划（IRT17R71）、国家自然科学基金（Nos. 21901154，21671129）和浦江人才计划（21PJD022）的资助。
         论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01662