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题目：低碳小分子催化：电催化重构

主讲人：彭生杰 教授，南京航空航天大学 材料科学与技术学院

时间：2023年12月27日（周三）11：00

地点：霞光楼220会议室

邀请人：李新昊 教授

报告人简介

彭生杰，南京航空航天大学教授，博士生导师，英国皇家化学会会士(FRSC)。入选国家青年人才，江苏省特聘教授、江苏省“双创人才计划”、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、南航首批“长空学者”，科睿唯安“全球高被引科学家”，主持江苏省杰出青年基金、国家自然基金面上项目、江苏省双碳专项，及省部级、横向项目20余项。2010年于南开大学取得博士学位，导师陈军院士。随后分别加入南洋理工大学颜清宇教授和新加坡国立大学 Seeram Ramakrishna教授（中国工程院外籍院士，英国工程院院士）课题组进行博士后研究。近十年来，一直从事微纳米结构及新型功能材料的设计、合成及其电化学储能与催化研究，取得了一系列创新性科研成果。其中以第一/通讯作者在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater. 等发表SCI论文130余篇，共计发表论文180余篇，研究成果受到国际国内同行的广泛关注，被引用1.4万余次，H-index 63。目前担任《eScience》，《Advanced Fiber Materials》等六个中英文期刊青年编委，出版学术专著三部，撰写英文专著一章。申请中国发明/授权专利30项。

报告摘要

在“碳达峰、碳中和”目标的背景下，氢能的规模化应用是实现能源可持续发展的重要途径，利用可再生电力驱动电解水制绿氢具有清洁、高效的优点，在未来能源领域具有广阔的市场空间。然而，受限于高效廉价的电催化剂，电解水制氢面临产氢成本高的瓶颈，严重制约了绿氢技术的商业化进程。聚焦电解水电极反应过程中催化剂结构易重构失活的关键问题，我们针对不同的电极反应特点定向调控，实现从预催化剂到活性催化的有利转变。本报告分三个部分：首先，针对碱性HER中真正活性物质的争论（金属单质或氢氧化物），我们通过MXene诱导Co基预催化剂定向完全重构为氢氧化物，降低了Volmer步骤反应能垒，极大促进了碱性HER动力学。其次，针对碱性OER中催化剂重构为羟基氧化物的现象，我们采用快速表面重构策略，构建了丰富的活性相与初始相界面，优化羟基氧化物的电子结构，促进低活性组分的溶解和高活性物种的形成，并实现了催化剂在工业级电流密度下的稳定运行。最后，针对酸性OER中活性催化剂易与电解液中的含氧物质结合被毒化而降低了反应活性和稳定性的问题，通过界面保护和晶格掺杂等策略对催化剂表面结构进行合理设计，抑制活性位点的不利重构反应，实现了PEMWE的高活性和高稳定性。报告强调对预催化剂的合理构筑以实现活化和自优化电催化过程，为高效催化剂的设计与器件应用提供了指导。