扬州大学青年教师在一区top期刊（IF=16.3）发表重要研究成果
学术
2024-11-01 12:26
法国
近日，扬州大学物理科学与技术学院副教授周敏在《Advanced Science》期刊发表了题为“Dual Polarization of Ni Sites at VOx−Ni3N Interface Boosts Ethanol Oxidation Reaction”的研究论文。该研究通过双重极化策略调节界面镍原子的局域电子结构，大幅提升其在乙醇氧化反应中的活性。氢能被视为推动能源体系转型的关键领域之一，而通过电解水生产氢气被认为是实现大规模制氢的一种理想方法。采用乙醇氧化反应（EOR）替代传统的阳极水氧化反应（OER），不仅能够增强氢气的生产效率，还能产生附加值较高的副产品。本文献利用多种原位光谱技术深入探讨了电极表面发生EOR的过程及其机制，揭示了含氧中间体OH*的去质子化动力学是决定反应速度的核心因素。科研团队设计了一种以钒氧化物改性的氮化镍纳米结构（VOx-Ni3N）为基础的新材料，实现了镍原子在平面内的极化与界面处的极化双重特性。这样的创新设计不仅有助于优化关键中间产物的吸附能量，加速活性物质的生成，而且有效降低了后续乙酸解吸过程中的热力学障碍。实验结果显示，该电极能够在较低的电压（1.38V vs. RHE）条件下高效地将乙醇转化为乙酸，达到了每平方厘米50毫安的电流密度。此外，使用此类材料构建的EOR与氢气演化反应（HER）耦合电解池，相较于传统水电解池，所需的工作电压降低了约300毫伏。这项研究强调了通过精确调控局部电子结构来提高阳极氧化反应速率的重要性，对开发更高效的电解水制氢技术具有深远的影响。周敏为第一作者，陆飞副教授、曾祥华教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和扬州市科技计划市校合作项目资助。
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