近日，前沿院許并社教授團(tuán)隊(duì)青年人才郝曉東副教授在Wiley旗下的材料領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials,最新影響因子25.245）發(fā)表題為“用于高效析氧反應(yīng)的無定形/晶相異相結(jié)構(gòu)鈷-釩-鐵(氧)氫氧化物（Amorphous/Crystalline Heterostructured Cobalt-VanadiumIron (Oxy)hydroxides for Highly Efficient Oxygen Evolution Reaction）”的文章。陜西科技大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)共為該論文通訊作者單位，郝曉東副教授、劉彬教授和顏清宇教授共為通訊作者。這是我校首次以通訊作者單位在該期刊發(fā)表論文，該論文的發(fā)表代表著我校與其他國內(nèi)外高校研究單位合作的新進(jìn)展，極大地提高了我校在材料科學(xué)領(lǐng)域的國際影響力。

該工作的研究是為了解決能源過耗和全球變暖的世界難題，開創(chuàng)氫能源而展開的。電催化水分解產(chǎn)氫被認(rèn)為是極具潛力的綠色制氫途徑，析氧反應(yīng)（OER）是其關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，OER反應(yīng)中使用的催化劑局限于價(jià)格昂貴且十分稀缺的銥、釕基材料，在很大程度上限制了OER技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。因此，開發(fā)富含地球且廉價(jià)的電催化劑，一直是實(shí)際應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)?；诖耍撗芯繄?bào)道了一種陽離子交換法制備鈷-釩-鐵（氧）氫氧化物（CoV-Fe0.28）超薄納米片的方法。并利用球差校正電子顯微鏡觀察、分析和研究了CoV-Fe0.28納米片由晶疇和非晶疇的混合物化學(xué)組成、超微觀結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

研究結(jié)果表明：其非晶態(tài)/晶態(tài)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成促進(jìn)了活性中心的暴露，具有較高的活性中心和最佳的含氧物種吸附能；并發(fā)現(xiàn)了界面在其中起著重要作用—“界面催化”。此外，CoV-Fe0.28催化劑中Co、V和Fe離子的協(xié)同作用，調(diào)控了局部原子配位環(huán)境和電子結(jié)構(gòu)，從而為這一基本反應(yīng)步驟提供了最佳的熱力學(xué)勢(shì)壘，相比商用的二氧化釕催化劑，展現(xiàn)出更加優(yōu)異的OER活性。本研究在“界面催化”方面豐富了界面科學(xué)和催化理論，對(duì)高效開發(fā)新型氫能源、生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重大意義。

Figure 1. (a, b) XRD patterns of as-prepared CoV-HS, CoV-Fe0.16, CoV-Fe0.28, and CoV-Fe0.39 sample. (c) TEM of as-prepared CoV-Fe0.28 sample. (d) High resolution TEM (HRTEM) image of CoV-Fe0.28 sample. (e, f) The corresponding FFT patterns of the selected regions marked by the blue and red squares, respectively, in (d). (g) HAADF-STEM image and the corresponding energy-dispersive X-ray spectroscopy elemental maps of CoV-Fe0.28 sample.

郝曉東博士畢業(yè)于日本東北大學(xué)材料科學(xué)高等研究所，師從國際著名電鏡專家?guī)自垡唬╕uichi Ikuhara）教授門下。于2018年以陜西科技大學(xué)“青年拔尖”引進(jìn)人才，加盟許并社教授團(tuán)隊(duì)。郝曉東博士主要依托陜西科技大學(xué)的超微觀結(jié)構(gòu)表征平臺(tái)-雙球差校正透射電子顯微鏡（JEM GRAND ARM 300F），實(shí)現(xiàn)皮米尺度下對(duì)納米功能材料的超微觀組織、成分和結(jié)構(gòu)的深度表征和分析，構(gòu)建其與催化、能源等性能之間的相互關(guān)系和規(guī)律。

新聞小貼士：

論文詳細(xì)信息：Min Kuang, Junming Zhang, et al., Xiaodong Hao*, Jianwei Xu, Chuntai Liu, Li Song, Bin Liu*, Qingyu Yan*,Amorphous/Crystalline Heterostructured Cobalt‐Vanadium‐Iron (Oxy)hydroxides for Highly Efficient Oxygen Evolution Reaction. Adv. Energy Mater. 2020 DOI: 10.1002/aenm.202002215.

（終審：杜楊 核稿：強(qiáng)濤濤 編輯：雷超 學(xué)生編輯：劉卉媛）