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    羅民、李曉曼課題組在能源和環境催化領域取得系列研究進展

    2019年09月17日 16:04  點擊:[]

    我?;瘜W化工學院羅民教授領銜的能源和環境材料研究團隊,在電催化室溫固氮和電化學脫鹽淡化研究領域取得一系列的重要研究進展。課題組首次通過兩步法(碳化和氧化熱處理工藝)調控納米復合電催化劑材料,研制出具有新穎核殼結構的高效室溫固氮電催化劑。相關論文發表于美國ACS學術期刊《ACS Applied Materials & Interface》。另外,課題組構建了一種高性能低能耗脫鹽電池裝置,實現了高濃度鹽水的電化學脫鹽淡化。相關論文發表于美國《ACS Sustainable Chem. Eng》。  

                                     

    在能源危機和環境問題日益凸顯的全球背景下,綠色環保,低能耗的合成氨方法具有重要意義。近年來,電化學固氮(NRR)逐漸成為了一種研究廣泛的合成氨新路徑。研究人員研制出具有新穎核殼結構的Co3O4@NC用于常溫電化學固氮(NRR)的高效電催化劑。研究發現,該新型復合催化劑的氨產率和法拉第效率高達42.58μg/h/mg8.49%,優于目前已有報道的絕大多數NRR電催化劑。此外,由于氮氣被約束在“殼”內更有利于進行高頻碰撞并增加NRR中間產物的濃度,能夠進一步提高電催化性能。研究成果相繼發表美國化學學會(ACS)國際著名學術期刊《ACS Applied Materials & Interface》(中科院SCI期刊分區1區,2018年影響因子: 8.456)。論文題目:“MOF-derived Co3O4@NC with core-shell structures for N2electrochemical reduction under ambient conditions”;DOI10.1021/acsami.9b07100.寧夏大學羅民教授和李曉曼講師為本文的通訊作者,2017級應用化學專業碩士生駱詩劍同學為論文第一作者。該項研究不僅開發了一種新型、高效的電催化劑,也為在電催化固氮領域探索更多廉價、綠色的非貴金屬催化劑材料提供了一條可行的研究思路與實驗依據。近期后續研究成果《MOF-derived C@NiO@Ni electrocatalyst for N2conversion to NH3in alkaline electrolytes》已經被英國皇家化學學會(RSC)旗下的期刊Sustainable Energy &FuelsIF4.912)接受。

    水資源短缺和水環境的污染是困擾社會可持續發展的重大問題,而海水淡化技術則為解決水資源難題提供了有效的解決方案。脫鹽電池是一種新型脫鹽技術,通過輸入電能,在電極表面發生氧化還原反應,從而提取鹽溶液中的鈉離子和氯離子,達到脫鹽淡化的目的。近年來,二維層狀納米科學和技術的迅猛發展為開發新型脫鹽電極材料提供了契機。借助這一技術,研究人員構建了以摻雜鈷酸鈉為負極,以活性炭為正極的新型脫鹽電池裝置。研究表明,由于豐富的氧空位改善了材料的導電性能,而鈣離子在層間起到了穩定層板結構的作用,因而實現了高脫鹽量和高循環穩定性能。研究成果發表在美國ACS國際著名學術期刊《ACS Sustainable Chem. Eng(《可持續化學與工程》,中科院SCI期刊分區1區,2018年影響因子: 6.97)。論文題目:“More Ca2+less Na+: increase the desalination capacity and performance stability of NaxCayCoO2”;DOI10.1021/ acssuschemeng.9b02157.羅民教授為本文通訊作者,2018級水資源利用與化學化工博士研究生周瑞娟同學為論文第一作者。這項研究對脫鹽電池在高濃度鹽水脫鹽和水資源利用中的應用起到了一定推動作用。

    上述研究工作得到了國家自然科學基金(Nos. 21561026, 21802078, 21361020)、“化學工程與技術”一流學科“煤基儲能與光電催化材料”科研創新團隊項目(Grant No. NXY-LXK2017A04)等項目資助。(化工學院供稿)

    相關論文信息:

    https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b07100    

    https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b02157    

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