又添新成果，快来看！

近期

轻大科研团队

又取得了新的成果和突破

快来一起看看吧

近日，校长魏世忠教授团队联合中国科学院大连化物所/内蒙古大学刘健研究员在材料领域国际知名学术期刊《Advanced Energy Materials》（中科院一区TOP期刊，影响因子24.4）上发表题名为“Cross-Scale Process Intensification of Spindle CuO Supported Tungsten Single-Atom Catalysts toward Enhanced Electrochemical Hydrogen Production”（《氧化铜支撑钨催化剂的跨尺度过程强化用于增强电化学析氢反应》）的高水平研究论文。材料与化学工程学院硕士研究生常超群为该论文第一作者，魏世忠教授和巩飞龙副教授为通讯作者，郑州轻工业大学为该论文第一署名单位。

发展高效的非贵金属电解水催化剂对于实现绿色能源再生和社会可持续发展至关重要。单原子催化剂因其丰富的活性位点、超高的原子利用效率等优点有望替代传统的贵金属催化剂，然而目前仍然存在活性低和稳定性差的难题。过程强化工程涉及空间限域、流体传质、中间体富集等物理过程以及反应物吸附、反应、脱附等化学过程的协同优化，对提升多步催化反应的热/动力学至关重要。基于此，团队可控合成了具有曲率可调的纺锤形CuO载体，优化了纳米尖端的介尺度局域电场，调控了W单原子周围的局域原子结构，实现了催化剂的跨尺度过程强化，大幅提升了电解水制氢的催化活性和稳定性。高曲率载体赋予催化剂显著增强的局域电场和更高的局域配位数，合成的材料在阴离子交换膜电解槽中表现出可与商业催化剂相媲美的活性和更优的稳定性（衰减率仅为：0.085 mA cm−2 h−1）。

此项研究成果得到了国家自然科学基金（52002359, 22279139和U2341258）、河南省青年骨干教师基金（2023GGJS091）等项目的资助和支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202402825

Co-O4@PC电催化剂的合成及流动型电解池合成H2O2

绿色电催化转化技术可以利用电能来驱动化学反应，而不依赖于传统化石燃料。这种方法可以显著减少二氧化碳等温室气体的排放，从而有助于减缓全球气候变化。绿色电催化转化技术在促进清洁能源发展、减少环境污染以及实现可持续发展方面具有重要意义，是未来能源与环境领域的重要技术方向。近期，新能源学院杜淼教授团队与材料与化学工程学院张治红教授团队在能源领域TOP期刊《Advanced Science》和《Small》杂志上发表系列电催化转化氧气和氮气为高附加值产品的研究论文。

研究团队以生物质姜黄素为配体，合成Zn-MOF并进一步转化为多孔石墨烯负载的Co-O4单原子催化剂（Co-O4@PC）。富缺陷和多孔的Co-O4@PC电催化剂在0.6 V驱动电压下可将氧气实现98.8%两电子还原反应。同时，利用组装的流动型电解池实现了0.25 molg-1cath-1的过氧化氢合成。进一步，原位电合成的过氧化氢可实现对罗丹明B染料的有效降解和金黄色葡萄球菌的高效灭菌。该工作以题《Single-Atom Co─O4 Sites Embedded in a Defective-Rich Porous Carbon Layer for Efficient H2O2 Electrosynthesis》发表在《Small》（影响因子:13.0）。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202310468

Co9S8/Nb2CTx-P电催化剂的合成及自旋结构调控策略促进氮气活化

除氧气的电还原利用外，氮气相比氧气，在空气中占比更高，但是由于N≡N键能高，难以电催化转化。因此，开发高效的电催化氮气还原反应的催化剂十分必要。团队以过渡金属中自旋态调控为出发点，通过溶液等离子方法，制备出纳米片结构的Co9S8/Nb2CTx-P电催化剂。该催化剂在酸性和中性电解质中实现了氮气电还原合成氨，在酸性电解质中氨合成效率达到62.62 μg h-1 mgcat.-1，法拉第效率30.33%。在碱性电解质中氨合成效率为41.47 μg h-1 mgcat.-1，法拉第效率为23.19%。该工作为电催化氮气转化催化剂的设计提供了参考。本工作以题《Spin Manipulation of Co sites in Co9S8/Nb2CTx Mott–Schottky Heterojunction for Boosting the Electrocatalytic Nitrogen Reduction Reaction》发表在《Advanced Science》 (影响因子:14.3)。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202407301

以上研究成果得到了国家自然科学基金(U21A20286)，河南省高等学校重点科研项目计划基础研究专项(23ZX001)和河南省自然科学基金交叉学科创新研究群体项目(232300421005)的支持。

近日，我校材料与化学工程学院张永辉教授团队在国际知名学术期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP期刊，影响因子13.3）发表题名为“General Synthesis of Porous Metal Oxides Nanosheets for Gas Sensing by Gradient Crystallization Induced Spatial Confinement Approach”(《梯度结晶诱导空间限域法合成多孔金属氧化物纳米片》的研究论文。该工作主要由第一作者杨玄宇研究员和赵瑞杰硕士研究生完成，张永辉教授和陕西师范大学徐华教授为通讯作者。

二维多孔金属氧化物纳米片(2DMONs)具有高的表面体积比、周期性的长程旋转和平移对称原子结构，在能源存储、催化、电子器件和化学传感器等领域的各种应用中引起了广泛的研究兴趣。然而，现有的2DMONs合成方法过程复杂苛刻，效率低，不利于实际应用，因此，开发一种通用、高效、经济的晶态2DMONs的合成方法具有重要意义。针对此问题，该团队开发出一种梯度结晶诱导空间限域法合成多孔金属氧化物纳米片，以冰和无机盐(KCl)为模板合成晶态多孔金属氧化物纳米片，包括SnO2, Fe2O3, NiO, Co3O4, CuO, ZnO, In2O3, CeO2，ZrO2和贵金属负载的Pt/SnO2；并将其应用于气体传感器领域中。制备的晶态2D多孔Pt/SnO2纳米片作为气体传感器对3-羟基-2-丁酮表现出了优越的传感性能（3-羟基-2-丁酮是检测单核细胞增生李斯特菌的生物标志物）。

此项研究成果得到了国家自然科学基金(22375186)，河南省高校重点科研项目基础研究专项（24ZX012）和河南省科技攻关(242102231062)的资助和支持。 

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724067895

END