先进能源材料化学教育部重点实验室(南开大学) Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, Ministry of Education (Nankai University)

程方益副教授课题组在锰基电催化材料研究上取得新进展

发布人:admin 时间:2013-05-20

重点实验室程方益副教授、陈军教授为通讯作者,带领课题组在锰基电催化材料的研究上取得新进展,结合密度泛函理论计算及实验验证详细研究了氧缺陷化学对碱性条件下氧还原电催化反应的影响,相关成果近期发表在Angew.Chem.Int.Ed.(2013,52,2474)上。

    氧催化在储能及能量转换领域扮演重要角色(如金属-空气电池,燃料电池),然而作为阴极反应的氧还原往往需要Pt等贵金属催化剂,高成本以及资源稀缺促使人们积极开发非贵金属催化剂。在众多非Pt催化材料中,锰氧化物因储量丰富、廉价、无污染而引起广泛关注。然而,锰氧化物的导电性差、电催化活性有待提升。该课题组一直致力于发展高效锰基催化材料。最近,他们通过热处理MnO2引入氧空位缺陷,显著改善了MnO2对氧还原电催化反应的各项指标(电流、电位、电子转移数、过氧化氢产率等),并且结合实验和理论计算,揭示了适当浓度的氧空位对于活化氧分子、降低反应能垒的效果最优。与其它改性方法如体相掺杂、表面包覆等相比,热处理更为简便易行,是适用于实际应用且经济有效的新途径。这一研究结果也有助于深入认识氧缺陷化学在氧气电催化反应中的重要作用。

    上述研究受到国家自然科学基金、科技部973和863计划以及“111”引智计划等基金资助。