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教學(xué)科研
石化學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂刊發(fā)表最新研究成果
來(lái)源：石油化工學(xué)院
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2025-07-11

近日，我校石油化工學(xué)院李春雷研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂刊Advanced Functional Materials(影響因子為19.0)發(fā)表了題為“Stable Electronic Asymmetry on Ru Nanoclusters Triggeredby the Ru-O-Ce Bridge Structure for Efficient HydrogenEnergy Conversion”的最新研究成果。石油化工學(xué)院青年教師叢媛媛和2022級(jí)碩士研究生陳露云為該研究的共同第一作者。

理想的氫能轉(zhuǎn)換電催化劑應(yīng)具備多樣化的活性位點(diǎn)，以滿(mǎn)足堿性氫析出（HER）和氫氧化（HOR）過(guò)程中多種反應(yīng)中間體（如H2O、OH?和H*）的吸附與轉(zhuǎn)化需求。傳統(tǒng)策略通常通過(guò)構(gòu)建多活性位異質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，但難以精確調(diào)控Run+-Ru0位點(diǎn)的空間分布，且在氫能轉(zhuǎn)化的整個(gè)還原/氧化過(guò)程中難以保持其穩(wěn)定性。針對(duì)上述挑戰(zhàn)，本研究提出了一種通過(guò)金屬-載體界面化學(xué)鍵調(diào)控Ru團(tuán)簇電子結(jié)構(gòu)的新策略，在Ru團(tuán)簇中構(gòu)建穩(wěn)定的電子不對(duì)稱(chēng)性，形成Run+-Ru0組合。該策略在新型電催化劑RuNC-O-CeSA/C中得以實(shí)現(xiàn)，其中Ce單原子和Ru納米團(tuán)簇錨定在氧功能化的碳載體上，并通過(guò)Ru-O-Ce橋鍵相互連接。該橋鍵誘導(dǎo)了從Ru到Ce的電子轉(zhuǎn)移，從而在Ru團(tuán)簇內(nèi)部形成了空間分離的Run+（靠近橋鍵）和Ru?（遠(yuǎn)離橋鍵）位點(diǎn)。這種電子不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)在整個(gè)氫能轉(zhuǎn)化過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，Run+和Ru0位點(diǎn)分別對(duì)H*和OH?展現(xiàn)出最優(yōu)的吸附性能。此外，Run+-Ru0組合還有效地提高了界面H2O的傳輸速率。得益于上述協(xié)同效應(yīng)，RuNC-O-CeSA/C在堿性HER和HOR的質(zhì)量活性均比商業(yè)Pt/C高一個(gè)數(shù)量級(jí)。該研究確立了“化學(xué)鍵介導(dǎo)的電子不對(duì)稱(chēng)性工程”作為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定多價(jià)電催化劑的新思路。（圖/文：叢媛媛；審核：李大鵬）