缺陷也是美:王双印课题组在《Advanced Materials》上发表电催化剂缺陷化学相关研究进展

 近期,材料类知名期刊《Advanced Materials》在线发表我实验室王双印教授课题组有关缺陷化学的综述性文章“Defect Chemistry of Non-precious Metal Electrocatalysts for Oxygen Reactions”(DOI :10.1002/adma.201606459)。16级博士生严大峰为该论文的第一作者,王双印教授为该文通讯作者。


   氧气电催化剂,包括氧气还原(ORR)和氧气析出(OER)电催化剂是新一代能源器件的重要组成部分。因此,开发设计高效ORR、OER电催化剂,并理解反应机理就显得尤为重要。尽管各种各样的电催化剂被广泛的报道,但是对于催化剂的活性起源还有一定的争议。通常情况下,研究人员将活性增强归结于大的比表面积、高导电率、特殊的晶面结构、甚至模糊的协同效应,而往往忽视了材料本身缺陷所起的积极作用。
   王双印教授自回国以来,一直致力于高效电催化剂的设计开发以及理论研究。近几年来,在催化剂缺陷方面取得了众多优异的成果。该课题组首次使用微操作平台证明了碳材料中边缘活性高于面内活性(Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53,10804热点论文);使用等离子技术分别在石墨烯、二硫化钼二维材料中引入缺陷提高其催化性能(Chemical Communications 2016, 52, 2764.ESI论文. Chemical Communications,  2015, 51, 7470)首次使用等离子技术对催化剂以及载体进行双重改性,引入不同缺陷使其具有ORR、OER双功能作用( Energy & Environmental Science, 2016, 9,1320. ESI论文),创造性的在氧化物表面成功引入氧空位缺陷探究其对催化的影响(Angew. Chem. Int. Ed. 2016,55,5277. ESI论文)最近他们又以商业化的碳布为底物,原位制备出富含各种缺陷的超薄石墨烯,具有优异的电催化活性(Adv. Mater. 2017, 29, 1606207)。该课题组还发现等离子具有刻蚀剥离的功能,成功制备出富含各种缺陷的薄层水滑石层状材料,具有优异的OER性能(Angew. Chem. 2017, 129, 1-6)
  基于作者在该领域的出色工作,近期王双印教授受邀在材料期刊《Advanced Materials》撰写发表电催化剂缺陷化学相关的综述。在该综述中作者对催化剂中的缺陷在ORR、OER反应中的作用进行了详细的总结讨论。 在ORR章节,作者重点分析阐述了碳材料中的本征缺陷对ORR性能的重要影响。而在OER反应中,作者分别从阳离子空位、阴离子空位以及其他的缺陷(晶格缺陷,无定型化)讨论了不同缺陷类型与催化性能的关系。基于对缺陷的认识,作者还总结讨论了缺陷的常规表征手段,来指引研究者进行相关的研究。最后,作者对该领域今后的研究热点难点进行了探讨与展望。该综述有助于理解缺陷的重要作用,对深入认识催化过程,可控制备高效催化剂都具有很好的指导作用。
  王双印教授自2013 年 7 月入职湖南大学组建实验室以来,已以通讯作者身份、化学生物传感与计量学国家重点实验室(湖南大学)为通讯单位发表 SCI 论文 60 余篇 (其中电催化剂缺陷化学相关研究论文包括 5 篇 Angew. Chem., 3 篇 Adv. Mater.,1 篇 Energy Environ. Sci., 10 篇 Chem. Comm.),其中6 篇入选了 ESI 高被引论文。

  文章链接地址:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606459/full