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物理工程学院李海生博士在单原子催化分解水产氢课题取得突破性进展

发布单位:党委宣传部   |   2021年11月23日 10:26   |   人气指数:

新闻中心讯 近日,新浪体育物理工程学院李海生博士(一单位一作+共同通讯作者)与德国Jelic Jelena博士和Felix Studt教授在著名期刊《Applied Surface Science》(二区TOP期刊,IF=6.707)上发表研究论文《The barrier free splitting of O-H bond in H2O and CH3OH due to the synergetic effects of single atom (Cu1/Fe1) coordination change and ZnO(110) surface oxygen activation》。https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151750

这是继2019年他们在化学顶级期刊AngewandteChemie(IF=11.99)2019, 131, 15802 –15806(Supported Intermetallic PdZn Nanoparticles as Bifunctional Catalysts for the Direct Synthesis of Dimethyl Ether from CO-Rich Synthesis Gas)取得的又一突破性工作(李海生博士为第一理论计算人)。

一般的O-H键的断裂过程都伴随着能量势垒的出现。然而,最近李海生博士等在CO加氢还原生成甲醇的理论计算中首次发现,水分子,甲醇分子以及乙醇分子在单原子催化剂(Cu1/Fe1)/ZnO(110)表面可以被分解,分解过程不存在任何势垒。该工作解释了Science实验文章中当ZnO或者Cu纳米颗粒直径小于20 ?时,都没有甲醇产生的原因。该发现有望为实验上催化分解水分子产氢,以及改进CO加氢还原生成甲醇的催化剂提供新思路。

研究发现,O-H键在ZnO(110)表面无势垒的分解实际上是一个氧化还原反应,H原子(失电子)被表面活性氧吸附变为OH,而留下的HO-,CH3O-以及C2H5O-基团(得电子)与表面的单原子(Cu1/Fe1)结合,中间伴随单原子(Cu1/Fe1)从两个O原子的桥位向一个O原子的顶位转变过程。

同时,李海生博士新浪体育催化分解水分子产氢的系列研究,连续刊登在国际催化领域有重要影响力期刊上,分别为:

Ultrasmall Ru Nanoparticles Highly Dispersed on Sulfur-Doped Graphene for HER with High Electrocatalytic Performance《ACS Applied Materials &Interfaces》2020, 12, 48591?48597 (中科院1区TOP期刊, IF=9.229)(共同通讯作者)

H2O splitting on Run/TiO2(101) surface: Lowered energy barrier due to charge transfer at interface《Physica E》2021, 131, 114730(中科院2区) IF=3.382(第一作者)

Unexpected Odd?Even Oscillation in the Enhanced Chemical Activities of the Run(n = 2?14) Nanoclusters for H2O Splitting《J. Phys. Chem. C》2017,121,7188 (中科院2区TOP期刊) (IF=4.536)(第一作者)

hcp metal nanoclusters with hexagonalA-Abilayer stacking stabilizedby enhanced covalent bonding,PHYSICAL REVIEW B 2010,82, 035443 (中科院2区TOP期刊) (IF=3.774)(第二作者,导师一作)

通讯员/郭阳(物理工程学院)

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