点击蓝字 关注我们 ～
Aggregate《聚集体》致力于发表聚集体科学领域的基础和应用研究，涵盖材料化学、物理、生物、应用工程等广泛领域的重要进展和创新性成果。
Aggregate 的收稿范围广泛，单分子或离子层次之上相关研究成果均符合期刊收稿范围，例如（但不限于）：有机聚集体、无机功能材料、有机 / 无机杂化体系、高分子聚合物、纳米粒子、低维材料、金属有机骨架、超分子组装体、刺激响应体系、清洁能源、光电器件、光伏电池、发光材料、化学传感、生物探针、医学成像、疾病诊疗、药物递送等众多前沿领域。
Aggregate 鼓励打破学科藩篱，实现研究范式转移，在更高的结构层次上探索更复杂的系统和过程。
文章信息
Keywords：
biomimetic electrocatalyst
hydrogen production
renewable energy
原文链接：
https://doi.org/10.1002/agt2.444
长按识别二维码进入文章网页
点击文末“阅读原文”浏览全文
文章简介
氢能源作为一种高效、环保的能源，对于解决全球能源和环境问题具有重要意义。而水分解是一种洁净、环保的氢气生产方法，但其效率受到电催化剂性能的制约。传统的铂基催化剂具有高活性和耐久性而常被用作析氢反应的催化剂，但由于铂的稀缺性和高成本，铂基催化剂难以商业化并有效地用于实际水分解。韩国能源技术研究所Uk Sim副教授，韩国首尔国立大学Ki Tae Nam教授和韩国高丽大学Kyoungsuk Jin助理教授团队报道了一种受[FeFe]-氢化酶启发的仿生Fe7S8/碳电催化剂，可提高全酸碱值范围内的电催化氢气产生效率。
氢化酶是天然存在于细菌中可催化氢气产生的酶，其活性位点由功能蛋白包围的铁硫簇组成。研究团队受氢化酶结构启发，将Fe7S8纳米粒子与聚多巴胺基质结合，合成了一种碳基质掺入的铁硫簇（Fe7S8/C），当中聚多巴胺可以增强Fe7S8/C催化剂的稳定性和活性 (图1)。与不含碳的原始 Fe7S8 (733 Ω cm2) 相比，在酸性、中性和碱性环境下，Fe7S8/C 样品相应的电荷转移电阻值分别为33.2 Ω cm2， 24.8 Ω cm2，和 37.5 Ω cm2 (图2)。由于电荷转移电阻与法拉第反应的交换电流成反比﹐因此较低的电荷转移电阻意味着更强的析氢反应性能和更低的超电位。在析氢反应过程中，Fe7S8/C电催化剂表现出与自然氢酶相似的特性。通过连续波电子顺磁共振分析，确认了铁原子在氢气进行反应过程中从3+氧化态变为1+氧化态 (图3)。研究结果显示，Fe7S8/C电催化剂在全酸碱值范围内展示出卓越的电催化氢气产生效率，特别是在中性条件下，其过电位仅为45.9 mV（相对氢电极），远低于其他过渡金属基电催化剂。此外，该电催化剂在酸性和碱性条件下的超电位分别为90.6 mV和107.4 mV，同样具有优越性能 (图4)。
这项研究的成果表明，Fe7S8/C电催化剂具有潜在的应用价值，可作为一种高效的电催化剂用于氢能生产，为开发更高效、更经济的氢能生产技术提供了有价值的参考。
图1. (A) Fe7S8/C 电催化剂合成过程示意图。(B) 不同温度Fe7S8/C 的 X 射线衍射(XRD) 图。
图2. (A) Fe7S8 和 Fe7S8/C 电催化剂在不同酸碱值下的奈奎斯特图。(B) Fe7S8 和 Fe7S8/C 电催化剂的电荷转移电阻的比较。
图3. (A) 静止状态下和整体电解后的连续波电子顺磁共振 (CW-EPR) 光谱。(B) 用于有效析氢反应的仿生 Fe7S8/C 电催化剂的设计
图4. Fe7S8/C 电催化剂与最先进的过渡金属基电催化剂在所有酸碱值下的析氢反应性能比较
以上研究论文以“Biomimetic Fe7S8/Carbon electrocatalyst from [FeFe]-Hydrogenase for improving pH-Universal electrocatalytic hydrogen production”为题发表于 Aggregate 期刊，论文第一作者为韩国大邱庆北科学技术院的Dohun Kim 和韩国能源技术研究所的Subramani Surendran，通讯作者为韩国能源技术研究所Uk Sim副教授，韩国首尔国立大学Ki Tae Nam教授和韩国高丽大学Kyoungsuk Jin助理教授。
通讯作者
Uk Sim，韩国能源技术研究所能源科技系副教授。2016年博士毕业于首尔大学。从2017到2022年，担任全南大学的助理教授。2022年，到韩国能源技术研究所担任副教授。自2020年同时是NEEL Science INC 的创办人。主要研究有电化学能量转换、电化学储能、光电催化的人工光合作用及质子传导固态电解质的开发。共发表学术论文120余篇，获得了1项专利。H index 27，被引用2148次。
Ki Tae Nam，韩国首尔大学材料科学及工程学系教授。2007年博士毕业于麻省理工学院。2010年，到首尔国立大学担任教授。同年担任首尔国立大学奈米系统研究所所长。主要研究领域为仿生奈米材料，类蛋白质无机材料，肽奈米材料，人工光合作用。共发表学术论文310余篇，获得了15项专利。H index 70，被引用16807次。
Kyoungsuk Jin，韩国高丽大学化学系助理教授。2016年博士毕业于首尔大学。2021年，到高丽大学担任助理教授。主要研究领域为电化学催化剂，金属氮化物奈米颗粒的析氧反应，电化学还原胺化的选择性胺制备途径，电化学烯烃环氧化。共发表学术论文70余篇，获得了4项专利。H index 29，被引用3570次。
往
期
回
顾
1. 韩国能源技术研究所Uk Sim副教授团队与合作者：聚集诱导边缘位点3D MoSe2/rGO电催化剂实现高性能水分解系统
6. Aggregate 新锐科学家——新加坡国立大学Sergey M. Kozlov助理教授：计算研究气相沉积合成的铜-金纳米粒子
▼
Aggregate 致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学，特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展，为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台，去分享聚集体研究的新发现和新突破，讨论聚集体研究的挑战和机遇。
Aggregate 的收稿范围很广，包括但不限于有机聚集体、无机功能材料、有机 / 无机杂化体系、高分子聚合物、纳米粒子、低维材料、金属有机骨架、超分子组装体、刺激响应体系、清洁能源、光电器件、光伏电池、发光材料、化学传感、生物探针、医学成像、疾病诊疗、药物递送等众多前沿领域。
Aggregate 的编辑团队由一批来自世界各地、跨越不同研究领域的杰出专家组成，他们将联手把关期刊的稿件出版，为不同研究领域的作者提供公正的论文评审和快速的出版服务。
Aggregate 是一本开放获取期刊，读者可以自由访问所有已发表的文章，欢迎您向 Aggregate 投稿！
欢迎点击左下方 “阅读原文” ，查看文章！
