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人物簡介

長江學(xué)者鄧意達教授，從天津大學(xué)到海南大學(xué)，讓更多科研成果在海南大地上開花結(jié)果！

鄧意達教授先后就讀于海南大學(xué)、中南大學(xué)、上海交通大學(xué)，2006年于上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后留校任職，2010年赴德國斯圖加特大學(xué)從事訪問研究。2014年10月調(diào)入天津大學(xué)，2021年入選教育部“長江學(xué)者”特聘教授，2021年調(diào)入海南大學(xué)。

鄧意達教授長期從事材料電化學(xué)與功能應(yīng)用方面的研究，發(fā)展了特定形態(tài)結(jié)構(gòu)金屬微/納材料的可控制備技術(shù)，為金屬微/納材料可控合成和宏量制備提供了切實可行的途徑;提出了金屬活性中心本征活性的表界面調(diào)控策略，實現(xiàn)了材料催化活性與循環(huán)穩(wěn)定性的同步提升;構(gòu)建了新型電極/電解質(zhì)耦合界面，研發(fā)出高比能、高功率、長壽命的電化學(xué)儲能系統(tǒng)。

目前累計發(fā)表SCI論文160余篇，他引6000余次，ESI高被引論文13篇。近5年以通訊作者在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 、Adv. Energy Mater.等材料領(lǐng)域高水平期刊發(fā)表SCI論文50余篇，以第一發(fā)明人申請國家發(fā)明專利19項，已獲授權(quán)6項，轉(zhuǎn)讓專利1項，合作出版中英文學(xué)術(shù)著作2部。研究成果獲國家科技進步二等獎1項(2007年,排名第七)和省部級科技進步一等獎2項(2008年教育部科技進步一等獎,2007年上海市科技進步一等獎)。

課題組網(wǎng)站：http://dengsgroup.hainanu.edu.cn

鄧意達教授自2021年8月調(diào)入海南大學(xué)，在實驗室建設(shè)、科研隊伍建設(shè)等方面也取得了階段性進展，實驗室各項工作初步步入正軌。下面，小編為大家解讀一下鄧意達教授2022年最近的一些課題組及合作（天津大學(xué)為第一單位、海南大學(xué)為第二單位）的成果。

Small：Co-NiOOH/Ni₃S₂@NF納米片在堿性介質(zhì)中用于析氫反應(yīng)

由于堿性介質(zhì)中析氫反應(yīng)（HER）的緩慢動力學(xué)，開發(fā)用于水分解的高效非貴金屬催化劑具有重要意義。天津大學(xué)吳忠副教授與鄧意達教授等人報道了在堿性介質(zhì)中，由Ni₃S₂納米片與三維多孔獨立陰極的二級Co-NiOOH層組成的雙金屬多層催化電極。該集成協(xié)同催化電極具有良好的HER電催化性能。所制備的Ni_0.67Co_0.33/Ni₃S₂@NF（鎳泡沫）電極具有最高的HER活性，過電位僅為87和203 mV，電流密度分別為10和100 mA·cm^?2，Tafel斜率為80 mV·dec^?1。在50 mA·cm^?2的高電流密度下，計時電位測量法顯示出輕微的劣化，表明Ni_0.67Co_0.33/Ni₃S₂@NF電極的穩(wěn)定性優(yōu)于Pt/C (20 wt%)。

圖文導(dǎo)讀

圖1-1 材料的合成過程

圖1-2 材料的基礎(chǔ)表征

圖1-3 催化性能測試

這種良好的催化性能歸因于其物理結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的修飾。暴露的豐富的活性位點有效地提高了電極對HER的本征催化活性。電化學(xué)活性比表面積和X射線光電子能譜分析也證實了這一點。該工作為工業(yè)水分解用高性能雙金屬電極的合理設(shè)計提供了有力的支持。

Bimetallic Multi-Level Layered Co-NiOOH/Ni₃S₂@NF Nanosheet for Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Medium, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106904

https://doi.org/10.1002/smll.202106904

AM：用于水分解的單原子鎢摻雜NiS_0.5Se_0.5納米片@ NiS_0.5Se_0.5納米棒異質(zhì)結(jié)構(gòu)

開發(fā)用于析氫/析氧反應(yīng) (HER/OER) 的穩(wěn)健且高活性的非貴金屬電催化劑對于氫能的工業(yè)化至關(guān)重要。天津大學(xué)鄧意達教授、韓曉鵬研究員和鄭學(xué)榮等人制備了高活性、耐用的單原子W摻雜NiS_0.5Se_0.5納米片@ NiS_0.5Se_0.5納米棒異質(zhì)結(jié)構(gòu)（W-NiS_0.5Se_0.5）電催化劑。W-NiS_0.5Se_0.5對HER和OER表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，具有超低的過電位（HER為39和106 ?mV，OER在10和100 mA cm^-2下分別為171和239 mV）和優(yōu)異的長期耐久性（500小時），優(yōu)于商業(yè)貴金屬催化劑和許多其他先前報道的過渡金屬基化合物（TMC）。

圖文導(dǎo)讀

圖2-1 材料的合成與表征

圖2-2 HER性能測試

圖2-3 OER性能測試

單原子W的引入使Ni的自旋態(tài)離域，從而導(dǎo)致Ni d電子密度增加。這導(dǎo)致H的吸附/解吸過程的優(yōu)化和速率決定步驟 (O*→OOH*) 的吸附自由能顯著降低，從而加速了HER和OER的熱力學(xué)和動力學(xué)。這項工作提供了一種合理可行的策略來設(shè)計用于水分解的單原子催化劑。

Highly Active and Durable Single-Atom Tungsten-Doped NiS_0.5Se_0.5 Nanosheet?@?NiS_0.5Se_0.5 Nanorod Heterostructures for Water Splitting, AM 2022, DOI: 10.1002/adma.202107053

https://doi.org/10.1002/adma.202107053

AEM：用于乙醇氧化反應(yīng)的多重孿晶邊界調(diào)節(jié)亞穩(wěn)態(tài)Pd

構(gòu)建用于乙醇氧化反應(yīng)(EOR)的高效陽極電催化劑是推動直接乙醇燃料電池(DEFCs)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。貴金屬(如Pt和Pd)的碳負載納米顆粒(NPs)是用于醇類氧化反應(yīng)(AOR)的最廣泛使用的商業(yè)催化劑。然而，貴金屬催化劑不僅成本高，而且其催化性能和對有毒碳中間體(如CO)的耐受性在長期高效運行中并不理想。因此，合理構(gòu)建和調(diào)控單一貴金屬材料的表面微結(jié)構(gòu)，對優(yōu)化中間體的結(jié)合能力，進一步改善其催化特性，加速DEFCs的商業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

天津大學(xué)鄧意達教授和陳亞楠教授等人通過固態(tài)熱沖擊(TS)策略直接合成了錨定在碳基底上的具有豐富孿晶界(TB)和原子臺階(AS)的亞穩(wěn)態(tài)Pd納米粒子(NP)(TS-Pd/C)，該催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)高效EOR。

圖文導(dǎo)讀

圖3-1 在TBs和ASs存在下富缺陷TS-Pd/C和用于電催化EOR過程的無缺陷 AT-Pd/C催化劑的制備和作用機理示意圖

圖3-2 材料的表征

圖3-3 催化性能測試

結(jié)果表明，快速降溫的非平衡制備條件會在Pd NPs中引入大量以TBs為主的晶體缺陷，這對提高催化劑在堿性環(huán)境中的EOR性能有顯著影響。具體而言，在1.0 M KOH溶液中，TS-Pd/C在-0.5至-0.2 V vs. SCE的電壓范圍內(nèi)的EOR電流密度約為3.22 mA cm^-2，質(zhì)量活性高達1846 mA mg^-1。

此外，TS-Pd/C的CO氧化峰明顯變寬并出現(xiàn)在比AT-Pd/C (-0.19 V)和商業(yè)Pd/C(-0.19 V)更負的電位(-0.20 V)，表明TS-Pd/C具有高的CO電氧化反應(yīng)性以及良好的CO耐受性。

Multiple Twin Boundary-Regulated Metastable Pd for Ethanol Oxidation Reaction, AEM 2022, DOI: 10.1002/aenm.202103505

https://doi.org/10.1002/aenm.202103505

AEM：用于能量轉(zhuǎn)換與儲存的金屬玻璃的進展與展望

由于其獨特的原子排列和電子結(jié)構(gòu)，金屬玻璃（MG）在能量存儲和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域得到廣泛研究。在過去的幾十年中，已經(jīng)開發(fā)了多種策略來合成大塊和納米尺寸的 MG基材料。這里，天津大學(xué)鄧意達教授和陳亞楠教授等人結(jié)合MG的構(gòu)效關(guān)系和電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，突出了玻璃結(jié)構(gòu)在電催化過程中的實質(zhì)性進展。同時，作者還詳細介紹了MG材料在超級電容器、鋰離子電池等儲能器件中的應(yīng)用。最后，作者提出了合理設(shè)計高效 MG 基電極材料的挑戰(zhàn)和可能性。本綜述旨在加深對電子結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間關(guān)系的理解，為合理設(shè)計具有優(yōu)異活性、選擇性和耐久性的功能性MG材料提供指導(dǎo)。

圖文導(dǎo)讀

圖4-1 MG基催化劑在能量轉(zhuǎn)換和存儲中的應(yīng)用

圖4-2 MG基催化劑的制備方法

圖4-3 用于多相催化的機器學(xué)習(xí)描述

Progress and Perspective of Metallic Glasses for Energy Conversion and Storage, AEM 2022, DOI: 10.1002/aenm.202101092

https://doi.org/10.1002/aenm.202101092

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