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我校陆世玉课题组在甲醇燃料电池材料和光热转化材料领域取得进展

发布时间:2022-05-30 作者:叶延 陆世玉 编辑:刘况 来源:冶金与材料工程学院

近日,我校冶金与材料工程学院陆世玉课题组研究取得进展。该研究组在甲醇燃料电池材料领域、光热转化材料领域的研究成果分别被中科院一区TOP期刊Applied Surface Science(影响因子6.707)及材料知名期刊Small methods(影响因子14.188)刊物发表,研究内容已相继被材料科学微信公众号“材料人”“纳米人”及腾讯新闻网站重点报道。

在甲醇燃料电池领域,商用催化剂Pt基材料面临着反应动力学缓慢、成本过高、CO耐性差、稳定性差的问题。该课题组巧妙设计了一种原位热解的方法,利用少量的金属颗粒(M@N-CNTs (M = Co, Ni和Fe3C))合成竹状N掺杂碳纳米管,有效调控竹节状碳层的氮掺杂状态、厚度和缺陷程度,成功开发了一种微环境可微调的电催化剂来调节Pt沉积,提高对甲醇氧化的催化活性。碳骨架中的氮位点、固有缺陷和结构可被视为显著的陷阱,帮助吸收Pt离子,限制其在载体上的迁移,进而促进Pt颗粒的成核,抑制团聚。氮掺杂剂不仅打破了原始碳骨架的电中性,避免了Pt颗粒的聚集,并使Pt颗粒与载体之间具有较强的相互作用,增强了催化剂的电荷转移和催化活性。此外,N掺杂剂提供的丰富的OH物种有助于消除MOR过程中吸收的副产物。通过该工作的研究,氮构型在碳材料中的作用从实验和理论的角度有了更深入的认识。

在光热转化材料领域,光热疗法作为一种肿瘤治疗手段,使得光热转化材料的研发成为新的方向,提高光热转换效率变得十分重要。该课题组设计了一类由聚乙二醇修饰的BxC/C二面体超薄量子片(BxC/C JQSs),其独特的Z-Scheme异质结构通过促进电子-空穴分离完全抑制荧光的发射,实现光到热的单一转换,近红外二区的光热转化效率高达60.0%。并且材料具有良好的生物相容性,在后续的体内/体外动物实验中,均达到了良好的肿瘤消融效果。

据悉,该课题组将继续致力于光催化、电催化及高效储能关键电极材料的开发和设计,聚焦新能源高效转化和储存材料及机制研究,实现氢能源的高效稳定生产与利用器件及高能量密度离子电池的构建。陆世玉为我校化学化工学院本科毕业,西南大学博士,北京大学博士后(入选北京大学工程科学与新兴技术高精尖创新中心博士后“工程科学青年学者”项目),2021年9月以校聘教授、重庆科技学院第一类引进人才引进我校,入选第七届中国科学技术协会青年人才托举工程(国家级青年人才),先后在J. Am. Chem. Soc (IF=15.419), Adv. Mater (IF=30.849), Adv. Energy Mater. (IF=29.368), Adv. Funct. Mater. (IF=18.808), Nano Energy (IF=17.881), Appl. Catal. B: Environ. (IF=19.503), Small methods(IF=14.188)等国际顶尖SCI期刊发表论文47篇,论文被引用1600余次,H10-index为34,主持国家级、省部级科研项目4项,完成产业化合作项目2项。

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