西安建大云斯宁教授新能源材料团队在国际顶级期刊发表多项研究成果

近期，我校云斯宁教授“新能源材料”研究团队在太阳能电池和电解水制氢方向取得重要进展，在材料科学领域国际顶级期刊Materials Today系列《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）和《Materials Today Physics》（IF=11.021，2021）上发表3篇重要成果，西安建筑科技大学为唯一完成单位。

太阳能和氢能作为清洁能源，具有资源和储量丰富、环境友好等优势，在能源危机与环境污染日趋严重的当下备受广泛关注。同时，在“双碳”目标激励下，发展太阳能和氢能也显得尤为重要。碘还原反应(Iodide reduction reaction, IRR)和析氢反应(Hydrogen evolution reaction, HER)作为第三代太阳能电池和电解水制氢中的关键化学反应，其表现出缓慢的动力学过程，均需要依赖贵金属催化剂来促进反应的快速进行。因此，低成本、高效率、环境友好的非贵金属催化剂的合理设计是加速IRR和HER反应过程的关键。

01

成果以题为“Constructing MoS₂@Co_1.11Te₂/Co-NCD with Te nanorods for efficient hydrogen evolution reaction and triiodide reduction（构建MoS₂@Co_1.11Te₂/Co-NCD负载Te纳米棒高效催化析氢和碘还原反应”在《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）在线出版。云斯宁教授为论文通讯作者，硕士研究生刘卓磊为第一作者。

期刊链接：

https://www.sciencedirect.com/journal/materials-today-nano

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S258884202200102X

通过合理的结构工程调控策略，制备了具有高催化活性的纳米杂化物催化剂MoS₂@Co_1.11Te₂/Co-NCD-T，这种结构设计为催化剂材料提供丰富的活性位点和电子传输通道。当MoS₂@Co_1.11Te₂/Co-NCD-T作为对电极时，太阳能电池获得了9.00%的光电能量转换效率。作为碱性介质HER电极，在电流密度为10mA cm⁻²时，其过电势为124mV，Tafel斜率为49mV dec⁻¹。这项工作为构筑高活性的双功能电催化剂提供了结构工程设计策略。

02

成果以题为“A tailored interface engineering strategy designed to enhance the electrocatalytic activity of NiFe₂O₄/NiTe heterogeneous structure for advanced energy conversion applications”（界面工程策略增强NiFe₂O₄/NiTe异质结构催化剂的电催化活性用于先进的能量转换）在《Materials Today Nano》（IF=13.364，2021）上在线发表。云斯宁教授为论文通讯作者，硕士研究生党长伟为第一作者。

期刊链接：

https://www.sciencedirect.com/journal/materials-today-nano

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2588842022000700

通过界面工程设计策略，构筑了高效的NiFe₂O₄/NiTe异质结构电催化剂，利用六方相结构的碲化镍和尖晶石结构的镍铁双金属化合物之间的协同效应，显著地提升了催化剂的电催化性能和电化学稳定性。其中，NiFe₂O₄/NiTe作为高效的双功能电极催化剂，应用于太阳能电池中，获得了8.15%的光电能量转换效率；在碱性介质电解水析氢反应中，10mA cm⁻²电流密度下，获得了148.8mV的过电势和73.67mV dec⁻¹的塔菲尔斜率。这项工作不但为构建高效的过渡金属硫族化合物异质结构催化剂提供了界面工程设计策略，而且为其在能量转换和存储领域中的多功能应用开辟了新途径。

03

成果以题为“Defect engineering via ternary nonmetal doping boosts the catalytic activity of ZIF-derived carbon-based metal-free catalysts for photovoltaics and water splitting”（通过三元非金属掺杂的缺陷工程策略提高ZIF衍生碳基无金属催化剂的碘还原及析氢催化活性）在《Materials Today Physics》（IF=11.021，2021）上在线出版。云斯宁教授为论文通讯作者，研究生张永伟为第一作者。

期刊链接：

https://www.sciencedirect.com/journal/materials-today-physics

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529322001833

在碳材料中，非金属杂原子掺杂可以构建更多的缺陷，从而赋予催化剂更高的催化活性。通过缺陷工程设计策略，利用三元非金属元素掺杂在ZIF-8衍生的氮掺杂碳基底中构建了大量的结构缺陷，获得了具有大比表面积和丰富的孔结构的高性能碳基无金属催化剂，使其在太阳能电池和电解水制氢中表现出增强的催化性能。基于催化剂原子尺寸、电负性、自旋等性质的差异，阐明了这类催化剂催化活性增强的内在机制。这项工作为设计高性能的碳基无金属电催化剂供了可靠的缺陷工程策略，在新能源材料与器件领域中尤为重要。

太阳能、氢能和生物质能作为丰富的可再生能源，其高效开发和利用对于能源结构的调整、社会的可持续发展及“双碳”目标的实现意义重大。云斯宁教授“新能源材料”研究团队，聚焦于太阳能、生物质能、氢能等新能源，开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术开发，力图通过新材料的研究和开发，解决国家发展过程中的重大能源需求，实现无机非金属材料的高效和资源化利用。

研究成果详细介绍及报道：

①西安建大云斯宁教授团队Mater. Today Nano：MoS₂@Co_1.11Te₂/Co-NCD负载Te纳米棒双功能催化剂

化学与材料科学：

https://mp.weixin.qq.com/s/fyJ9HeI7PZe6xsA5zKC9Zw

②西安建大云斯宁教授MT Nano：界面工程策略增强NiFe₂O₄/NiTe异质结构催化剂的电催化活性用于先进的能量转换

材料人：

https://mp.weixin.qq.com/s/UkazM6_vlx6rRku2gYAPuw

材料牛：

http://www.cailiaoniu.com/242651.html

能源材料：

https://mp.weixin.qq.com/s/tGieDCxYWIgY26dF6RNwLQ

③西安建大云斯宁教授Materials Today Physics：通过三元非金属掺杂的缺陷工程策略提高ZIF衍生碳基无金属催化剂的碘还原及析氢催化活性

能源学人：

https://mp.weixin.qq.com/s/79sObrQf-MIGPiTLApwrJA

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出品：党委宣传部来源：材料科学与工程学院编辑：王俊 翔子审核：赵阿锋