哈工大王振波团队: 原子级分散 M–N–C 偶联铂基氧还原催化剂综述

学术   2024-12-15 11:20   北京  

研究简介

质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 具有功率密度高、能量转换效率高、工作温度低、启动快、稳定性好、环境友好等优点,被认为是理想的能量转换设备。

燃料电池的核心结构包括阳极材料、电解质和阴极材料。由于阴极 ORR 在动力学上反应速率很慢,加之阴极过电位较大、反应过程复杂,使得 ORR 成为制约燃料电池发展的主要因素。此外,阴极 Pt/C 催化剂成本高,耐用性差,这极大地限制了燃料电池的发展和应用。

研究内容

近日,哈尔滨工业大学王振波教授赵磊副教授哈尔滨工程大学王贵领教授带领研究团队总结了近年来 M-NC 耦合铂基氧还原催化剂的研究进展。
  • Figure 1. The latest progress of M-NC coupled Pt-based catalysts.

该工作回顾了 M-NC 耦合铂基氧还原催化剂的研究进展,重点从提高催化剂活性和耐久性的角度,结合 ORR 的基本原理,对不同的 M-NC 载体担体负载 Pt、PtM 合金和 Pt-M 金属间化合物活性和耐久性方面的优化策略进行了总结。该工作将对该领域探索独特的研究方法起到推动作用。

该成果以 “Recent advances in atomically dispersed M-N-C coupling Pt-based oxygen reduction catalysts” (《原子级分散 M-N-C 偶联铂基氧还原催化剂的研究进展》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 Sustainable Energy & Fuels 上。

论文信息

  • Recent advances in atomically dispersed M-N-C coupling Pt-based oxygen reduction catalysts

    Zigang Zhao,赵子刚,哈尔滨工程大学) Guiling Wang*王贵领,哈尔滨工程大学), Zhenbo Wang*王振波,哈尔滨工业大学), Lei Zhao*赵磊,哈尔滨工业大学)

    Sustainable Energy Fuels, 2025, Advance Article
    https://doi.org/10.1039/D4SE01397B

作者简介

赵子刚 博士研究生
哈尔滨工程大学

本文第一作者,哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院博士研究生。主要研究方向是开发用于燃料电池高活性和稳定性的氧还原催化剂,发表 SCI 收录刊物论文 10 余篇。






赵磊 副教授
哈尔滨工业大学

本文通讯作者,现任哈尔滨工业大学化学工程与化学学院电化学工程系副教授、博士生导师,2021 年入选哈尔滨工业大学青年拔尖人才选聘计划。研究方向为化学电源、电催化、纳米电极材料,针对高性能锂/钠离子电池、低温燃料电池、金属空气电池及电催化能源转化关键技术进行了系统、深入的研究。主持及参与国家自然科学基金、国家部委项目、山东省重点研发计划、黑龙江省头雁计划、博士后科学基金等项目 10 余项。以第一/通讯作者在 Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Small Methods, Nano Energy, Appl. Catal. B: Environ. 等期刊发表SCI论文 40 余篇,H 因子为 32,5 篇论文入选 ESI 高被引论文,获授权国家发明专利 13 项,获 2018 年度黑龙江省自然科学一等奖 1 项,2019 年度黑龙江省高校科学技术一等奖 1 项。








王贵领 教授
哈尔滨工程大学
本文通讯作者,现任哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教授,博士生导师,主要研究方向:超级电容器、燃料电池、锂离子电池、电化学制氢等电极材料。科睿唯安【Clarivate Analytics,原汤森路透(Thomson Reuters)】全球高被引学者。先后获得黑龙江省科技进步奖、民政部科技进步奖、哈尔滨工程大学优秀博士生指导教师、哈尔滨工程大学“三育人”标兵、哈尔滨工程大学师德师风先进个人、哈尔滨工程大学“十佳”班主任、哈尔滨工程大学优秀本科教学奖、优秀研究生教学奖等荣誉。Energy Environ Sci、Nano Energy、Appl Cataly B-Environ、Adv Funct Mater、ACS Catalysis、J Mater Chem A、Chem Engn J 等 40 余种国际期刊审稿人,近来年在 Nano energy、Appl Cataly B-Environ、Nano-Micro Lett、Chem Engn J、Chem Mater、J Mater Chem A、ACS Appl Mater Interfaces、Nano Research、J Power Sources、Carbon、Chemsuschem、ACS Sustainable Chem Eng 等期刊上发表 SCI 收录论文 360 余篇,SCI 他引次数 13000 余次,ESI 热点论文 1 篇,ESI 高被引论文 12 篇。出版著作和教材 1 部,并入选了国防特色教材,获授权发明专利 50 余项。完成国家级科研项目 4 项,省部级科研项目 10 项,起草国家标准 4 项,省部级标准 6 项,获得省部级科技进步一等奖 1 项、二等奖和三等奖各 2 项,省高校科技进步一等奖和三等奖各 1 项。







王振波 教授
哈尔滨工业大学
本文通讯作者,现任哈尔滨工业大学化学工程与化学学院电化学工程系教授,俄罗斯工程院外籍院士,国家级高层次人才、科技部中青年科技创新领军人才;黑龙江省“龙江学者”特聘教授;山东省泰山产业领军人才;江苏省“双创”人才;获 2022 年侯德榜化工科学技术创新奖;连续 9 年(2014-2022)入选Elsevier中国高被引科学家。深圳市高层次人才团队负责人,主持国家自然科学基金重点基金 1 项,面上项目 3 项,青年基金 1 项;山东省重点研发项目 1 项,其他省部委项目 10 项,其他及企业课题 40 多项。在 Nature Catalysis、Nature Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 等上发表 SCI 论文 280 多篇,H因子61。近5年发表 IF>10 的论文 69 篇。入选 ESI 十年高被引论文 20 篇,ESI 热点论文 5 篇。获国家授权发明专利 42 项,转化 18 项;获黑龙江省自然科学一等奖 2 项,浙江省科技成果转化二等奖 1 项,哈尔滨工业大学教学成果一等奖 1 项。负责黑龙江省教育科学规划重点课题 1 项;负责校教学研究项目 1 项;作为主要参加人(排序第 2)承担教育部新工科教学研究项目 1 项。

相关期刊

Interdisciplinary research for the development of sustainable energy technologies

rsc.li/sustainable-energy

Sustain. Energy Fuels

2-年影响因子*5.0
5-年影响因子*5.4
JCR 分区*Q2 能源&燃料
Q2 化学-物化
Q2 材料-跨学科
CiteScore 分10.0
中位一审周期31 


Sustainable Energy & Fuels 报道能推动可持续能源技术发展的高质量研究工作,特别强调概念和方法上的创新,所发论文涵盖能源研究及其与化学、物理、生物学、材料科学和工程等的交叉地带,发文范围包括太阳能转换(包括光伏和人工光合作用)、储能(包括电池和超级电容器)、能源催化(包括燃料和化学物质的可持续合成以及分子/生物启发的催化)、燃料电池、氢的生产/储存和输配、碳捕获/储存和利用(包括以二氧化碳为原料生产化学品)、生物能源(包括生物燃料和生物质转化)等各类可持续能源技术和装置。

Editor-in-Chief
  • Garry Rumbles
    🇬🇧 国家可再生能源实验室/科罗拉多大学博尔德分校

Associate editors
  • Ryu Abe
    🇯🇵 京都大学

  • Francesca Brunetti
    🇮🇹 罗马第二大学(杜维嘉大学)

  • David Mitlin
    🇺🇸 德克萨斯大学奥斯汀分校

  • Marta Sevilla
    🇪🇸 西班牙 CSIC 国家碳研究所

  • Carsten Streb
    🇩🇪 美因兹大学

  • Xinchen Wang (王心晨)
    🇨🇳 福州大学

  • Karen Wilson
    🇦🇺 格里菲斯大学

* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
 CiteScore 2023 by Elsevier
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