王雙印課題組在《Advanced Materials》上發表電催化劑缺陷化學相關研究進展

近日，材料類知名期刊《Advanced Materials》在線發表了我校化學化工學院王雙印教授課題組有關缺陷化學的綜述性文章「Defect Chemistry of Non-precious Metal Electrocatalysts for Oxygen Reactions」（DOI ：10.1002/adma.201606459）。2016級博士生嚴大峰為該論文第一作者，王雙印教授為該文通訊作者。

氧氣電催化劑，包括氧氣還原（ORR）和氧氣析出（OER）電催化劑是新一代能源器件的重要組成部分。因此，開發設計高效ORR、OER電催化劑，並理解反應機理就顯得尤為重要。儘管各種各樣的電催化劑被廣泛的報道，但是對於催化劑的活性起源還有一定的爭議。通常情況下，研究人員將活性增強歸結於大的比表面積、高導電率、特殊的晶面結構、甚至模糊的協同效應，而往往忽視了材料本身缺陷所起的積極作用。

王雙印教授自回國以來，一直致力於高效電催化劑的設計開發以及理論研究。近幾年來，在催化劑缺陷方面取得了眾多優異的成果。該課題組首次使用微操作平台證明了碳材料中邊緣活性高於面內活性（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 10804 熱點論文）； 使用等離子技術分別在石墨烯、二硫化鉬二維材料中引入缺陷提高其催化性能（Chemical Communications 2016, 52, 2764. ESI論文. Chemical Communications, 2015, 51, 7470）； 首次使用等離子技術對催化劑以及載體進行雙重改性，引入不同缺陷使其具有ORR、OER雙功能作用（ Energy & Environmental Science, 2016, 9，1320. ESI論文），創造性的在氧化物表面成功引入氧空位缺陷探究其對催化的影響（Angew. Chem. Int. Ed. 2016，55，5277. ESI論文）；最近，他們又以商業化的碳布為底物，原位製備出富含各種缺陷的超薄石墨烯，具有優異的電催化活性（Adv. Mater. 2017, 29, 1606207）。該課題組還發現等離子具有刻蝕剝離的功能，成功製備出富含各種缺陷的薄層水滑石層狀材料，具有優異的OER性能（Angew. Chem. 2017, 129, 1-6）。

基於在該領域的出色工作，近期王雙印教授受邀在材料期刊《Advanced Materials》撰寫發表電催化劑缺陷化學相關的綜述。在該綜述中，作者對催化劑中的缺陷在ORR、OER反應中的作用進行了詳細的總結討論。 在ORR章節，作者重點分析闡述了碳材料中的本徵缺陷對ORR性能的重要影響。而在OER反應中，作者分別從陽離子空位、陰離子空位以及其他的缺陷（晶格缺陷，無定型化）討論了不同缺陷類型與催化性能的關係。基於對缺陷的認識，作者還總結討論了缺陷的常規表徵手段，來指引研究者進行相關的研究。最後，作者對該領域今後的研究熱點難點進行了探討與展望。該綜述有助於理解缺陷的重要作用，對深入認識催化過程，可控制備高效催化劑都具有很好的指導作用。

王雙印教授自2013 年 7 月入職湖南大學組建實驗室以來，已以通訊作者身份、湖南大學為通訊單位發表 SCI 論文 60 余篇 （其中電催化劑缺陷化學相關研究論文包括 5 篇 Angew. Chem.， 3 篇 Adv. Mater.，1 篇 Energy Environ. Sci.， 10 篇 Chem. Comm.），其中6 篇入選了 ESI 高被引論文。

文章鏈接地址：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606459/full

責任編輯 蔣晶麗

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