EEM‖2024年11月热点文章!

学术   2024-12-17 18:44   河南  



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热点文章简介

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1. 扬州大学张秀云教授&南京邮电大学史丽副教授&东南大学王金兰教授—ML助力NRR电催化剂活性中心和C-N配位性能调控

本文从168种碳负载的候选催化剂中筛选出33种有前景的催化剂,即:由BC3单层负载的单原子催化剂(TM@VB/C-Nn= 0-3-BC3)。随后,采用混合采样方法和XGBoost模型对合格和不合格的催化剂进行分类。通过Shapley加性解释(SHAP)分析的特征解释,筛选出两个关键特征,即活性中心价电子数(Nv)和配位环境氮取代数(Nn)。结合SHAP分析和电子结构计算,具有低价电子数的活性中心与合适的C-N配位(氮取代的中等比例)之间的协同效应可以表现出较高的催化性能。最后预测了6种极限电位低于0.4 V的优良催化剂。本工作流程提供了一种合理的方法,可以从高通量筛选结果中获得催化性能的关键信息,从而设计出可应用于其他材料和反应的高效催化剂。


Sun, J., Chen, A., Guan, J., Han, Y., Liu, Y., Niu, X., He, M., Shi, L., Wang, J. and Zhang, X. (2024), Interpretable Machine Learning-Assisted High-Throughput Screening for Understanding NRR Electrocatalyst Performance Modulation between Active Center and C-N Coordination. 

DOI: 10.1002/eem2.12693

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12693

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2.南京航空航天大学窦辉&张校刚教授:铜配位金属共价有机骨架显著提高LIBs负极的电化学性能


本工作从COFs结构设计出发,提出通过简便的Cu2+后配位修饰以构筑金属共价有机框架负极材料,从而提高电化学性能的策略。首先采用溶剂热法合成具有丰富[ONO]型配位环境的β-酮烯胺结构DT-COF,然后进一步将醋酸铜和DT-COF直接在水中搅拌反应,通过简便的后配位修饰方法成功制备Cu2+配位的金属共价有机框架Cu-DT COF。研究表明配位前后的两种COFs材料都具有优异的结晶性,而得益于Cu2+的配位作用,改变了Cu-DT COF的化学结构和电子分布,极大地促进了COF骨架的活化和深度储锂行为。相较于未配位DT-COF极低的电化学性能,Cu-DT COF负极的性能得到显著提升,在0.5 A g-1电流密度下放电比容量高达760 mAh g1。进一步采用非原位FT-IR、XPS和EPR表征技术探究了充放电过程中锂离子的存储机制,表明Cu2+也参与能量存储过程。

Derong Luo, Huizi Zhao, Feng Liu, Hai Xu, Xiaoyu Dong, Bing Ding, Hui Dou*, and Xiaogang Zhang*.Outstanding Lithium Storage Performance of a Copper-Coordinated Metal-Covalent Organic Framework as Anode Material for Lithium-Ion Batteries.

DOI: 10.1002/eem2.12732

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3.东南大学朱斌教授:能带工程调控SFT-SnO2 异质结电解质活性界面位点提升燃料电池性能:理论与实验的展望

 

SFT-SnO2异质结构复合材料的微观结构对离子的有效电化学传输至关重要。因此,采用HR-TEM研究在(110)平面计算的微观结构SFT-SnO2异质结构。在SFT-SnO2异质结构的情况下,两种不同相材料(即SFT和SnO2)的颗粒相互作用支持离子传导的增加和电子传导的抑制,这有助于提高燃料电池的性能。

Sajid RaufMuhammad Bilal HanifFaiz WaliZuhra TayyabBin Zhu*Naveed MushtaqYatao Yang*Kashif KhanPeter D. LundMartin MotolaWei Xu*.Highly Active Interfacial Sites in SFT-SnO2 Heterojunction Electrolyte for Enhanced Fuel Cell Performance via Engineered Energy Bands: Envisioned Theoretically and Experimentally.

DOI: 10.1002/eem2.12606

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4. 西北工业大学刘旭庆教授团队&赣江创新研究院黄小磊团队:通过最小气泡粘附优化电沉积裂纹结构NiPx催化剂电催化析氢稳定性

 

作者通过电沉积方法将掺磷金属镍(NiPx)加载到各种导电基材上,成功地开发了一种超疏氧催化电极。该电极具有独特的表面结构,其特征是突出的表面裂缝,这不仅暴露了额外的活性位点,而且赋予了电极超疏氧性能。NiPx/Ti电极在析氢反应中表现出优异的电催化活性,显著优于铂板,在1 M KOH中,在电流密度为-500 mA cm-2的过电位仅为216 mV,。此外,NiPx/Ti电极在连续电解过程中表现出优异的耐用性和坚固性,在2000小时的持续时间内保持电流密度-10 mA cm-2时的稳定性。由于制备方法简单且可扩展,这种高效稳定的NiPx/Ti电催化剂为工业水电解的发展提供了一种新的策略。


Qian SunXiaoyu HaoDina ZhangTianyi ZhangYuanfang Zhao*, Xiaolei Huang*, Xuqing Liu.Optimizing Electrocatalytic Hydrogen Evolution Stability via Minimal Bubble Adhesion at Electrodeposited Crack-Structured NiPx Catalysts.

DOI: 10.1002/eem2.12726

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12726

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5. 郑州大学马炜副教授&万浩教授:二维金属酞菁纳米材料用于电催化能源转化

本文从金属酞菁(MPcs)的分子结构及特征、合成方法、结构优化、性能调控、催化机理等方面进行了全面综述。与此前报道的综述文章不同,本文重点介绍了基于MPcs的共轭多孔框架材料,首次总结了代表性共轭MPcs的结构优化及电催化性能提升策略。首先,我们总结了MPcs的结构特征和基本理化性质。然后,归纳了制备负载金属酞菁和共轭金属酞菁的MPcs催化剂的一般合成技术。随后,主要讨论了MPcs基电催化剂作为电极材料在各种电化学反应中的催化应用,如析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR),氮还原反应(NRR)。最后,文章提出了当前MPcs材料存在的问题并展望了未来的发展方向及潜在应用价值。本综述深入反映了电子调制作用对催化剂的重要性,并为分子催化平台的微结构工程以提高催化性能提供重要启示。

Shuo YangShruti SarkarXing Xie*, Dan Li*, Jianmin Chen.Application of Optical Hydrogels in Environmental Sensing.

 DOI: 10.1002/eem2.12709

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12709

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