新闻资讯
第一作者：陆全雄
通讯作者：宋先亮
通讯单位：北京林业大学成果简介木质素燃料电池由于其高能量转换效率和绿色环保而受到广泛关注。然而，木质素燃料电池由于催化剂成本高和发电效率低，限制了其实际应用。因此，本研究制备了由氮掺杂还原氧化石墨烯（NrGO）、硫和氮元素掺杂木质素以及铁酞菁（FePc）组成的三维复合催化剂。该催化剂对氧还原反应（ORR）表现出良好的催化活性，半波电位为0.81V，实现了四电子转移。催化剂还显示出更好的稳定性和抗甲醇毒性。将该催化剂应用于木质素液流燃料电池中，开路电压为1.23...
第一作者：李想
通讯作者：孙传禹 & 何冬青
通讯单位：哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院成果简介质子交换膜（PEM）是钒液流电池（VRFB）的核心部件，直接决定电池的能量效率、循环稳定性与成本控制。商用 Nafion 系列膜因高钒渗透性和高昂成本，难以满足 VRFB 大规模推广需求。本研究以磺化聚醚醚酮（SPEEK，磺化度74%）为有机基体，氧化锆（ZrO₂）纳米颗粒为无机填料，通过溶液浇铸法制备了一系列SPEEK-ZrO₂（SP-Z-X）有机–无机杂化膜。杂化膜厚度为50-100μm，较商用 Nafion...
第一作者：崔学通
通讯作者：李建荣
通讯单位：北京工业大学成果简介钒液流电池（VFBs）作为高安全性电网级储能技术，为间歇性可再生能源产生的绿色电力存储提供了理想解决方案。然而，负极界面处V3+/V2+氧化还原反应动力学缓慢的特性，限制了VFBs向高倍率性能发展的进程。本文，北京工业大学李建荣团队通过密度泛函理论（DFT）计算证实，碳界面上进行P原子调控改性的可行性。随后，采用负载–煅烧策略制备出经P调控的富N、O元素的PBI衍生碳层复合电极。引入P原子不仅增强了界面处钒离子的吸附能力，还改善了电极与钒离子之间的p-d轨道耦合。改性电极的VFB在150...
第一作者：张旭日&刘旭
通讯作者：何刚
通讯单位：西安交通大学成果简介有机活性分子在长时间氧化还原反应中的稳定性不足是中性水系有机氧化还原液流电池（AORFBs）发展面临的关键技术瓶颈。本文，西安交通大学何刚团队通过咪唑驱动的多氢键工程策略，开发出一系列萘二酰亚胺材料，合成的有机分子具有优异的溶解度(1.43...
第一作者：王春林
通讯作者：王超
通讯单位：中北大学成果简介钒氧化还原液流电池(VRFB)作为稳定的电化学储能装置，其性能高度依赖于膜材料的开发。尽管全氟磺酸膜具有优异的质子传导性和化学稳定性，但较高的钒离子渗透性限制了实际应用。基于酸碱对、氢键、吸水基团和静电相互作用的作用机制，中北大学王超团队通过开环易位聚合技术合成了系列降冰片烯基膜，并将其与Aquivion材料结合，成功开发出四种离子交换膜：A/TAPNM、A/TAPNMA、A/PNM和A/PNMA，并对其作用机理进行了系统分析。其中，A/TAPNM膜通过构建酸碱对和氢键网络，展现出卓越的离子选择性(17.8×10-4mS...
第一作者：石文辉&刘瀚文
通讯作者：夏宝玉&姚永刚
通讯单位：华中科技大学
成果简介
异质结构催化剂是能量转化和储存的关键。然而，在保持对不同成分的精确控制的同时，扩大它们的合成规模是一项挑战。为此，华中科技大学姚永刚和夏宝玉团队介绍了金属和碳之间的氧化电位差异作为设计多元素异质结构的热力学因素。为实现多元素异质结构催化剂的一步合成和连续生产，开发了一种卷对卷碳热冲击技术。该方法可合成多种异质结构催化剂，从单一元素到高熵合金、氧化物及其组合。此外，动力学可调性可以精确控制元素分布，并有助于识别不同的元素区域，以指导异质结构催化剂的精细定制。作为概念验证，作者演示了快速筛选PtCo@La-TiO2用于碱氢演化。本研究提出了一种快速合成、筛选和连续生产多元素异质结构催化剂的先进技术。
感谢华中科技大学姚永刚和夏宝玉团队（第一作者：石文辉）供稿！
本文所用
AEM电解槽
由武汉之升新能源有限公司提供
研究背景
异质结构多元素催化剂已广泛应用于各种工业过程中。而活性金属主要作为催化剂，调节吸附和关键的反应步骤，氧化物载体起着至关重要的作用，而不仅仅是分散和稳定。通过相互作用，如强金属-支撑相互作用，氧化物作为助催化剂，增强活性和稳定性。然而，传统的制造方法，如浸渍、吸附、沉淀或离子交换，依赖于多步骤过程，往往导致活性组分之间的界面定义不清。由于潜在的金属聚集和不均匀分布，后续的处理步骤，包括洗涤、干燥和煅烧，可能进一步损害活性位点的可达性和对金属-载体相互作用的控制。虽然在开发多元素合金和氧化物催化剂方面取得了进展，但对其异质结构中热力学相的形成和特定界面的设计仍然知之甚少。这种知识差距限制了许多有前途的催化剂的可扩展性和实际应用。越来越复杂的多元件系统和缺乏有效的大规模制造方法进一步加剧了这一限制。
核心内容
1. 异质结构催化剂的卷对卷合成
图1a简要地说明了通过卷对卷CTS方法快速和跨规模地制造多元素异质结构催化剂。合金和氧化物组成的混合前驱体滴在碳布（CC）上，对其进行诱导焦耳加热。高温CTS使金属和氧化物的合金化均匀，但金属和氧化物之间的自动相分离发生，这是由金属和碳之间的氧化电位差引导的。多元素异质结构催化剂利用原位快速高温工艺，在瞬间形成界面紧密的催化剂。
如图1b所示，装载金属盐前驱体的商用CC以7...
第一作者：马劲
通讯作者：纪亚
通讯单位：上海交通大学成果简介本研究针对液流电池能量密度挑战，上海交通大学纪亚副教授课题组联合大连化物所张长昆研究员和吉林大学张霏霏副教授基于氧化还原靶向（RT）概念开发了一种pH中性的高能量密度蒽醌基靶向液流电池。该工作在氧化还原介体分子蒽醌-2,7-二磺酸二钠盐（2,7-AQDS）与固相材料聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌-3,6-亚甲基)（PDBM）间成功设计了具有双电压平台特征的单分子氧化还原靶向（SMRT）反应体系，融合了单分子RT与双媒介体RT体系的优势。该靶向液流电池展现出优异的电池性能，包括容量密度97.1...
第一作者：李瑞&杨荣&李倩
通讯作者：张兵
通讯单位：天津大学理学院成果简介在水中电化学氢解硝基甲烷可以为获取甲胺提供一条可持续的绿色合成途径。然而，由于中间体N-甲基羟胺的N-O键活化效率低下，导致甲胺的选择性目前低于10%。该研究设计了低配位铜电催化剂，能够以99%的选择性和97%的法拉第效率，在低电位下将硝基甲烷转化为甲胺。低配位铜在N-甲基羟胺吸附时会诱导产生一个大偶极矩，从而促进N-O键的氢解。改变pH值会改变反应的决速步，导致甲胺的产率呈现出pH依赖的火山型趋势。在25...
第一作者：郭雷
通讯作者：郭雷&冷森林
通讯单位：铜仁学院成果简介锌枝晶的生长和“死锌”形成严重制约锌锰液流电池（Zn-Mn flow batteries，ZMFB）的循环稳定性。针对这一技术难题，铜仁学院郭雷教授团队创新性地提出利用尿素（Urea） 作为阳极电解液（anolyte）添加剂，通过重构锌离子溶剂化结构实现抑制枝晶生长。结果表明：尿素分子与Zn(OH)2− 4形成稳定的[Zn(OH)− 3(urea)]络合物可以有效地促进锌的均匀沉积，并且能够吸附于电极表面形成屏障层，抑制碱性环境下的自腐蚀与析氢副反应；阳极电解液添加0.1...